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。