导语：近年来，微型光谱仪以其体积小、价格便宜而备受关注，但它们的光谱分辨力仅有0.1nm，远未能达到FBG传感器所需的pm级精度。因此，研究如何提高Bragg波长漂移量的测量精度成为了一项迫切任务。

引言

光纤Bragg光栅（FBG）传感器是利用FBG作为敏感元件的一种功能型光纤传感器，它们在温度、应变等物理参数监测方面具有广泛应用前景。当这些参数发生变化时，FBG反射波长会随之改变，因此准确测量这段波长偏移对于理解和应用这些传感器至关重要。虽然目前市场上存在一些高性能的光谱仪能够提供较高的分辨率，但它们往往体积庞大且成本昂贵，不利于现场使用。而新兴的小型化微型光谱仪尽管具有一定的便携性和经济性，但由于其分辨能力不足以满足高精度需求，对于需要pm级别精度检测的情况仍然无法胜任。

为了克服这一局限，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。在这种方法中，我们首先在原始数据中进行线性插值，每相邻两点间插入一定数量的点，然后利用相关谱法计算出Bragg波长漂移量。这一技术不仅可以有效抑制噪声，还能实现对Bragg波长偏移量进行更为精确的地测量，从而使得温度、应变等外界参量可以被更为准确地监测。

FBG传感器原理

根据Bragg衍射原理，当宽带激励源发出的全频带范围内只有一个特定长度范围内某个窄带宽幅度范围内与该特殊长度匹配到的部分被反射回去，这个特定长度称为布拉格效应中的布拉格长度λb，由此可见，该部分只包含了一个特定的中心频率，即布拉格效应中的布拉格频率 λb由这个特殊长度A决定。但当环境因素如温度或压力导致A发生变化时，则λb也将发生相应变化。通过实时监控反射信号中的λb偏移并根据对待测物理参数之间关系，可获得待测试物理参数所代表信息。

插值-相关谱法原理

相关函数是通过比较两个序列是否类似来衡量他们之间关系的一种数学工具。如果我们假设这两个序列都遵循相同分布，那么如果我们知道一个序列，就可以推断另一个序列可能是什么样子的。如果我们用互相关函数来描述这两组数据之间类似程度的话，那么最大化互相关函数意味着找到一种最好的平滑方式，使得原本不连续或者有噪声干扰的地方变得更加连续且清晰。

实验结果

实验装置主要包括LED发射源、F-P可调谐滤镜、高斯脉冲状正弦电流信号产生模块以及数字信号处理单元（DSP）。实验过程如下：

首先，我们通过LED发出的全频带激励，将激励经过3dB耦合到FBG上，而后再次经历同样的耦合过程进入F-P滤镜，以保证无损失地捕获反射后的所有信息。然后，再经由D/A转换后进入DSP处理单元进行插值操作，并采用相关分析算法得到最终结果。

结论

本文介绍了基于F-P可调谐滤镜和波长基准器结合插值-相关谱法处理技术用于提高FBG传感系统解调精度的一种方法。在理论分析及实际实验中证明了这种方法能够有效提升信噪比，并且能够实现对不同类型环境因素影响下的高精度检测。此外，本文还探讨了不同采样点数下插值效果，以及如何优化系统以达到最佳性能。本研究对于提升当前智能结构健康监控系统在复杂场景下的表现具有重要意义，为未来发展提供了新的思路与可能性。