光纤Bragg光栅传感器犹如夜空中的星辰为探索世界的奥秘提供了独特的视角研究其解调方法无疑是揭开这个

在追寻光纤Bragg光栅传感器的精确解调之路上,我们发现微型光谱仪虽然体积小、价格便宜,但其光谱分辨力远未达到我们所需的pm级。为了克服这一限制,我们提出了基于F-P可调谐滤波器和波长基准器,结合插值-相关谱法的处理技术。

首先,我们回顾了FBG传感器的原理,即通过Bragg衍射原理,将宽带光源发出的光入射到FBG中,仅反射出以Bragg波长为中心的窄带光谱范围内的光。Bragg波长λB由FBG的栅距A和有效折射率neff决定。当FBG受到应变、温度等因素使得栅距或有效折射率产生变化时,被FBG反射的Bragg波长亦会发生相应变化。

接着,我们介绍了插值-相关谱法原理,该方法基于互相关函数来表示两种不同频谱之间的一致性。在原始频谱中,每相邻两点间线性插入一些点后,再利用相关谱法得到最终结果。这一方法不但能有效抑制噪声,而且能精确地测量Bragg波长漂移量,从而实现高精度地测量温度、应变等外界参量。

实验结果显示,在采用中心波长为1 550 nm LED发出的 光经过3 dB耦合器进入FBG,通过F-P可调谐滤波器(FOOL2上型)再经由DSP实现插值-相关谱法解调。比较实验结果表明,当采用插值-相关谱法与峰值检测法对比时,其标准差分别为0.002 14 nm和0.042 41 nm,证明了我们的方法更加准确。此外,对于不同情况下的测量误差也进行了分析,并且讨论了最佳插值点数,以达到最高分辨力。

最后,我们进行了一系列温度传感实验,每次以10℃步长逐步对FBG进行加温,并用我们的方法测得Bragg波长变化与温度之间关系,如图3所示,从而验证了我们的理论模型,并展示出此方案具有很高的一致性和预测能力。总结来说,这项研究成功提高了传感系统对于环境参数变化敏感度,为实际应用提供了一种更高效、更准确的手段。

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