光纤Bragg光栅传感器犹如夜空中的星辰用其独特的光谱波动为我们揭示物体微小变化的秘密今天我们将探索

在追求更高精度的传感技术领域,光纤Bragg光栅(FBG)传感器因其卓越的性能和广泛应用而备受关注。然而,在实际应用中,传统光谱仪解调系统由于体积大、不便携带等缺陷,不利于现场使用。此外,即便是微型光谱仪,它们的分辨力也仅能达到0.1nm级别,与FBG解调所需的pm级别分辨力相比显得不足。

为了克服这一限制,本文提出了一种基于F-P可调谐滤波器和波长基准器,结合插值-相关谱法的高精度FBG解调方法。这种方法通过线性插值将原始光谱中的每相邻两点间数据进行插值,再利用相关谱法来获取Bragg波长漂移量,这样可以有效抑制噪声并提高测量精度。

理论分析表明,该方法基于互相关函数,将原有信号与预设的一个基准信号进行比较,以确定两个信号之间最可能产生最大相关系数的情况。这意味着,可以通过计算多个不同漂移情况下的相关系数,并找到其中一个最大值对应到的具体漂移量,从而实现对Bragg波长变化的精确测量。

实验结果显示,采用直接峰值检测法得到的一组数据标准差为0.04241 nm,而没有进行插值处理时采用的频谱相关法则导致了较大的标准差0 nm。这是因为在没有插入额外数据点的情况下,当Bragg波长发生微小变化时,由于采样间隔过大,使得无法清晰区分不同的状态。在引入一定数量的插值点后,每相邻两点间增加到12个点时,可达到1 pm级别的分辨力。

此外,本文还通过温度传感实验验证了该方法在实际应用中的可靠性。实验结果显示,使用本方法测量出的温度与真实温度之间误差(均方根误差)仅为±0.2℃,证明了该技术具有很高的温度测量精度。

总结来说,本文提出的基于F-P可调谐滤波器和波长基准器,以及结合线性插值-相关谱法的一种高精度FBG解调方法,是一种有效且具有前瞻性的解决方案,它能够提供极佳的性能,同时保证系统设计简洁易行,对现场操作友好。本研究对于提升传感技术尤其是在特定环境下的监测能力具有重要意义,为未来智能化设备发展提供了新的思路和工具。

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