在追逐光的微妙波动时,我们发现了微型光谱仪,它们小巧且经济,但它们只能捕捉到光的细节,远未能触及我们所需的精确度。为了弥补这一缺陷,我们提出了一种基于F-P可调谐滤波器和波长基准器的高精度解调方法,这种方法通过插值-相关谱法来实现。
首先,让我们回顾一下FBG传感器是如何工作的。当宽带光源照射到FBG上时,它会选择性地反射出与其栅距和折射率相匹配的特定波长范围内的光。这就像是一张特殊编码的地图,记录着外界因素如温度或应变对栅距和折射率影响所产生变化。因此,只要我们能够精确测量这张地图上的变化,就可以推算出这些外界因素发生了什么。
然而,传统解调系统太大而笨重,不利于现场使用,而最新的小型化光谱仪虽然便携但分辨力不足以满足我们的需求。于是,我们将F-P可调谐滤波器与线性插值技术结合起来,以提高分辨力的同时降低噪声。此外,由于相关谱法依赖于互相关函数来确定Bragg波长漂移,我们可以更好地识别并抑制随机噪声,从而提升整体测量精度。
实验结果表明,无论是在没有插值的情况下还是直接采用峰值检测法,都存在一定程度的误差。而当我们实施线性插值,每相邻两点之间增加8个点后,与峰值检测法相比,标准差从0.04241 nm减少到了0.00214 nm。这证明了通过增强原始光谱数据,使之更加接近理论预期下的状态,可以显著提高解码过程中的信号质量和最终测量结果的一致性。
进一步探究最佳插值点数,我们发现,当每相邻两点之间有12个插入点时,可达到的最大分辨力达到1 pm,并且任何更多数量都无法提供额外改进。在温度传感实验中,该方法显示出极高的一致性,其均方根误差仅为1.18 pm,即±0.2℃。
综上所述,本文提出的基于F-P可调谐滤波器、线性插值技术以及相关谱法的人工智能解决方案,为实现高效、高精度FBG传感器解码提供了一个有效途径。这不仅使得微型化设备成为可能,也使得广泛应用成为可能,无论是在工业监控、医疗诊断还是环境监测领域。本研究为未来更复杂场景下的实时数据采集奠定了坚实基础。