弱反射光纤光栅（WFBG）是利用紫外或飞秒激光器照射光纤而成，使具有光敏特性的纤芯产生周期性的折射率分布，从而形成敏感栅区，具有特征中心波长。全同弱反射光纤光栅阵列是在一根光纤上密集刻写波长相同的WFBG，由于每个光栅的反射都比较弱，可实现一根光纤上复用成千上万个光栅，阵列上每个光栅栅区长度相同，相邻光栅之间栅距相同，呈周期性分布。弱栅相对于普通光纤具有反射信号强、特征中心波长的特点，使用光频域反射技术（OFDR）解调弱栅阵列相较于普通光纤有稳定性好、传感精度高的优势。
一、弱栅阵列和普通光纤对比：
如图1所示，从OFDR扫描两者时域曲线对比，普通光纤测试的为瑞利散射信号，瑞利散射信号是由于光纤不完全均匀导致的，其信号较弱且杂乱无规律，反射强度约为-100dB；弱栅阵列测试信号为每个WFBG反射的固定波长信号，在有栅区的位置反射约为-75dB，每个光栅栅区长约9mm，栅距约1mm，时域曲线呈现周期分布。
图1 普通光纤和弱栅阵列时域曲线
如图2所示，从OFDR扫描两者频域曲线对比，普通光纤的瑞利散射频谱是杂乱无序的，而弱栅阵列的频谱有明显特征，具有特定的中心波长。
图2 普通光纤和弱栅阵列频域曲线
二、OFDR技术解调弱栅阵列原理
OFDR传感解调弱栅阵列原理如图3所示，OFDR技术可以获取弱栅阵列的周期性反射信号，通过对参考信号和测量信号进行互相关计算实现解调，具体过程如下：
图3 OFDR解调弱栅阵列过程
1、获取参考信号：在弱栅阵列无加载状态下，使用OFDR系统测试弱栅时域曲线，为参考信号。
2、获取测量信号：对弱栅阵列加载状态下，使用OFDR系统再次获取弱栅时域曲线，为测量信号。（这里需要注意的是对弱栅阵列加载后，不能使弱栅中心波长漂移到激光器波长扫描范围之外，若超出范围则OFDR技术不能获取弱栅反射信号，因此在选择弱栅阵列波长时尽量让其中心波长在激光器波长扫描范围中间，确保温度/应变测量范围。）
3、对比窗截取：选取固定的对比窗长度，对参考距离信号和测量信号进行对比窗截取，对比窗口依次往后截取，从传感段起点开始，直到传感段终点结束。每个对比窗为一个传感单元，将传感段分为若干个小的传感单元，各个传感单元连续分布。
4、频域转换：对一个传感单元内时域曲线进行反傅里叶变换（iFFT），将对比窗内时域信号转换为频域信号，获得参考信号和测量信号的弱栅频域信息。依次计算所有的传感单元，得到整个传感段每个传感单元的弱栅频域信息。
5、互相关计算：对一个传感单元的参考信号和测量的频域信号进行互相关算法解调，得到弱栅阵列加载前后中心波长频移信息。依次互相关计算所有传感单元，得到整个传感段每个传感单元的弱栅中心波长频移信息。
6、温度/应变获取：弱栅中心波长频移量和弱栅阵列的温度/应变呈线性关系，结合温度/应变传感系数，得到整个传感段的距离—应变/温度分布曲线（如图4所示）。
图4 OFDR距离-应变分布曲线
OFDR技术解调弱栅阵列时相较于普通光纤，在进行互相关计算每个传感单元加载前后信号时，弱栅阵列的信号由于有中心波长的存在更加稳定。相对于普通单模光纤，可以获得更高的测量稳定性和更强的抗干扰能力，尤其适合动态测量、振动或光纤晃动的环境。
