当光栅发生应变时，产生的弹性变形将使光栅的周期改变，光弹性效应也会使纤芯的折射率变化，相应的改变了光纤光栅中心波长变化。由于光纤光栅中心波长的改变与外界应变变化成良好的线性关系，因此通过电热转换、利用电磁力、磁致伸缩材料以及电致伸缩材料等使光纤光栅发生变形，从而实现对电压、电流、磁场等物理量的测量。
动态磁场
1994年，Kersey和Marrone报道了基于法拉第效应的光纤光栅磁场探测传感器。法拉第效应表明在磁场作用下通过光纤光栅的左旋和右旋偏振光的折射率大小会发生微弱的变化。假定沿光纤光栅轴向施加磁场H，左旋和右旋偏振光的折射率变化状况可以表示为
根据耦合模理论导出的Bragg方程，在忽略环境温度变化条件下，可以推出光纤均匀光栅在外界物理量作用下Bragg 反射波长位移量表达式
对锆钛酸铅(PZT)和碘硫化锑(SbSI)两种压电物质为探头材料的情况进行了计算。锆钛酸铅是ABO3型钙钛结构的二元系固体，由锆酸铅和钛酸铅构成的压电陶瓷材料，其化学式为Pb(Zrx·Ti1-x)O3，PZT是压电陶瓷材料中用的最多最广的一种。为了有较高的分辨率，选择压电陶瓷中压电常数d33数值较大的PZT-5H，它的压电常数d33=593×10-12C/N。
碘硫化锑晶体是一种铁电半导体，紫红色、透明结晶、不溶于水，属于Ⅴ-Ⅵ-Ⅶ族化合物晶体，在居里温度(约20℃)以下，属正交晶体点群2mm，有较强的压电性，SbSI晶体各向异性显著，沿C轴方向有很强的压电效应，压电系数d33=1300×10-12C/N，耦合系数K33≈0.87，是目前耦合系数最大的压电晶体。
取两种材料的长度L=10mm，SbSI晶体沿C轴方向切割；对石英类光纤的材料参数选为：P11=0.12，P12=0.27，neff=1.465，ν=0.17，λB=1.55μm；将数据代入相关公式,可得图4.108至图4.113曲线。
图4.108至图4.113是关于PZT-5H压电陶瓷和SbSI压电晶体的纵向应变εez、外加电压U、Bragg反射波长λB和反射波长位移量ΔλB四个变量之间的相互关系曲线。从图4.108至图4.110可知：两种材料的λB～ΔL/L、ΔλB～ΔL/L、λB～ΔλB变化关系一致，两条直线分别相互重叠，只是在相同的电压下，PZT材料的相应参数变化较SbSI材料的参数变化来得小；而从图4.111至图4.113三种类型图中，SbSI材料探头相应直线的斜率比PZT材料探头的大，这是因为两种材料压电系数差异的缘故。从这6张图中可以看到：它们都表现为线性递增的特性；这两种材料波长响应有优良的线性变化性能，非常适用于低频或直流电压传感、测量技术中的应用。本方法简捷方便，具有光纤传感的本质安全、可靠、电绝缘性能优良、探头形式灵活、小型化、便于远程操作和系统联网特色，又有光纤光栅检测重复性好，稳定性高，可绝对测量，抗传输光强波动起伏能力强，探头结构简单，可准分布式传感，便于复用技术的开发等优点。
由于PZT-5H的压电系数比SbSI的压电系数小一个数量级，输出光反射谱的中心波长位移量随外界电压的变化率5(ΔλB)/5U，在光纤技术常用的0.85，1.3，1.55μm波长下，材料PZT-5H分别是3.9386×10-5，6.0238×10-5，7.1823×10-5nm/V；SbSI对应的是8.6345×10-5，13.2057×10-5，15.7453×10-5nm/V。如果使用的光谱分析仪分辨率是0.01nm时，那么，相应的PZT-5H材料探头最小可分辨率电压分别是116，76，64V。在相同的波长和探头尺寸条件下，PZT-5H比SbSI最小可分辨率电压大2.2倍。另外，可以通过压电材料的纵向几何尺寸大小来调节电压测量范围，对于同种材料，在电压击穿阈值以内，较长的探头可以测量较高的电压，而较短的探头可以分辨较低的电压，减小压电材料的纵向长度也是提高最小可分辨率电压的方法之一。因此，可以根据不同的压电材料的压电特性，对于不同的电压测量范围，选择合适的压电材料和尺寸大小，并与光纤光栅有机地结合成多种电压探头形式(如涂敷式，镶入式，贴装式等)，可以满足实际的低频或直流电压测量要求。
另外，还可以由静电场中的电场强度等于电位的负梯度公式，即E=-▽U，从探测得到的电压U，求得对应的电场强度E。
