光纤Bragg光栅传感器犹如夜空中的北极星指引着精密解调的航道

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的应用潜力而备受关注。这些微型传感器能够以极为敏锐的方式探测温度、应变以及其他外界参数,通过对反射波长的微小变化进行编码调制,从而实现对物理量变化的实时监测。

然而,现有的解调系统,如大型光谱仪,其体积庞大且成本昂贵,不利于现场使用。此外,即便是新兴的小型化光谱仪,它们通常只能提供0.1nm级别的分辨率远远不足以满足FBG传感器所需pm级别精度。

为了克服这一挑战,我们提出了一种基于F-P可调谐滤波器和波长基准器结合插值-相关谱法处理技术的心智解调方法。这种方法首先在原始光谱中每相邻两点间线性插入一定数量点,再利用相关谱法来计算Bragg波长漂移量。这一技术不仅能有效抑制噪声,而且能够精确地测量Bragg波长漂移,从而实现了高精度地测量外界参量。

我们详细分析了FBG传感器原理,以及如何通过其反射信号中的频率偏移来确定待测物理量。在此基础上,我们还介绍了频谱相关法原理,该方法依赖于互相关函数来表示两个不同时间或位置下的光谱相似性,并且理论上可以提高信噪比并降低误差。

实验结果表明,在采用插值-相关谱法后,可以显著提高Bragg波长分辨力达到了1 pm,同时也得到了较好的温度检测性能,即±0.2℃。因此,这项研究为开发出更加精密、高效、便携式的FBG传感系统奠定了基础,为各种工程应用提供了新的可能性。

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