光纤Bragg光栅传感器犹如夜空中的星辰用其独特的光谱波动为我们揭示物体微小变化的秘密

在无尽的光谱世界中,微型光谱仪如同小巧的探险者,勇敢地穿越着波长之海。然而,他们的分辨力仅能达到0.1nm,这对于精确测量FBG传感器所需的pm级分辨力而言显得渺小。

为了解决这一难题,我们提出了一个创新方案:结合F-P可调谐滤波器和波长基准器,以及插值-相关谱法。这是一场智慧与技术之间精妙的对话。在这个过程中,我们首先在原始光谱中线性插入更多点,以增强信号质量,然后利用相关谱法来识别Bragg波长漂移量。这种方法不仅能够有效抑制噪声,还能提供更为精确的测量结果。

让我们一起来探索FBG传感器如何工作。在Bragg衍射原理指导下,它们以特定的栅距和折射率,将宽带光源中的窄带范围内的光反射回来。这些反射回来的光就像星辰般闪烁,每一次变化都蕴含着温度、应变等外界参量的小小秘密。当这些参数发生变化时,Bragg波长也会随之改变,而这正是我们的目标——捕捉到这些微小变化。

但如何实现这一切呢?这里我们引入了相关谱法,这是一种基于互相关函数计算相似性的方法。它可以通过比较原始频谱和漂移后频谱之间的一致性来确定Bragg波长漂移量。而且,与峰值检测法相比,该方法具有更高的精度,因为它通过对多个相似点进行加权平均,从而有效减少了噪声干扰。

实验结果表明,当我们使用插值-相关谱法进行解调时,其标准差远低于峰值检测法,即使是在没有插值的情况下也是如此。但是,当每相邻两点间线性插入一定数量的点后,再应用相关谱法时,我们发现其性能最大化,并达到了1 pm甚至更高的地步。这意味着我们的方法不仅提高了信噪比,而且还大幅提升了解调系统的大致稳定性。

最后,在温度传感实验中,我们发现该系统能够准确测量出10℃/次以上的小温差,并且误差控制在±0.2℃以内。这一成果不仅验证了我们的理论,更展现了新技术在实际应用中的巨大潜力,为广泛领域提供了一种新的可能。

上一篇:水利水电工程专业专科是否有助于提升就业竞争力
下一篇:智慧水利新篇章技术革新引领未来水资源管理