导语:
近年来,微型光谱仪以其小巧体积和较低成本备受瞩目。然而,其分辨率仅能达到0.1nm,这远远不足以满足FBG传感器精确测量所需的pm级别分辨力。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的高精度FBG解调方法。
引言:
光纤Bragg光栅(FBG)传感器因其独特的特性而受到广泛关注。当这些传感器受到外界参量如温度、应变等影响时,反射波长会发生微小变化。研究如何准确测量这种变化对于提升系统性能至关重要。本文旨在通过一种新的处理技术,即插值-相关谱法,提高Bragg波长漂移量的测量精度。
1、FBG传感器原理:
根据Bragg衍射原理,当宽带光源发出的光入射到FBG中时,除了中心位置以外的大部分区域都会被反射回去。这使得我们可以将FBG视作一个窄带滤波器,其中心频率即为Bragg频率 λ_B。由于λ_B取决于栅距A和有效折射率neff,它们随着温度或应变而改变,从而导致λ_B也发生相应变化。
2、插值-相关谱法原理:
相关谱法利用了以下特点:在许多情况下,原始信号与经过漂移后的信号具有类似的形状,但可能存在一定程度的位移。此特性使得我们能够通过比较两者之间的一致性来确定位移。在本文中,我们采用线性插值增加样本密度,以便更好地捕捉原始信号与漂移后信号之间的一致性,然后使用互相关函数来计算这两个序列之间的一致性指数。
3、实验结果:
为了验证这一方法,本文设计了一个实验装置,该装置包括LED发光二极管作为激励源、一组F-P可调谐滤波器作为模拟设备以及数字信号处理单元(DSP)。实验结果表明,与峰值检测法相比,该方法提供了更高的分辨能力,并且能够实现高达pm级别的频率分辨力,同时降低噪声干扰,使得系统更加稳定可靠。
4、结论:
总结来说,本文提出了一个基于F-P可调谐滤波器和线性插值-相关谱法结合应用于高精度FBG解调的一个新方案。这一方案不仅提高了系统对噪声抗性的同时还能够实现对Bragg波长漂移量进行pm级别以上精确测量,为各类环境监测任务提供了一种实用且经济的手段。