法布里-珀罗光纤位移传感器设计与锁相放大研究

"法布里-珀罗光纤位移传感器的设计" 法布里-珀罗光纤位移传感器是一种基于光学原理的精密测量设备，其核心技术在于利用法布里-珀罗(Fabry-Perot，简称F-P)腔的干涉效应。这种传感器特别适用于小量程、高精度的位移测量，其工作原理是通过改变F-P腔的物理长度来改变通过腔体的光波干涉图案，从而反映出位移的变化。 F-P腔由两面平行的反射镜组成，当激光光源的光波进入腔内并来回反射时，会形成一系列干涉峰和谷。这些干涉峰的位置取决于腔的物理长度和光源的波长。当传感器的位移发生变化时，腔体长度随之改变，导致干涉图案的移动，从而可以精确地测量出位移的大小。 在本论文中，作者吴迪和钟志深入研究了基于F-P腔的光纤位移传感系统。他们设计了一种锁相放大电路，用于解调微弱的光信号。锁相放大技术是光学测量中的重要手段，它能有效提升信号与噪声的比例(Signal-to-Noise Ratio, SNR)，从而提高测量的精度和稳定性。在实际应用中，解调电路能够从背景噪声中提取出微弱的干涉信号，确保传感器在低信号水平下也能正常工作。 实验结果显示，所设计的传感器系统具有高达38mV/nm的灵敏度，这意味着对于每纳米的位移变化，传感器的输出电压将相应变化38毫伏。此外，该系统的线性范围达到135纳米，这意味着在这一范围内，传感器的输出与输入位移呈良好的线性关系，确保了测量结果的准确性和可重复性。 论文的关键词包括“法布里-珀罗腔”、“光纤位移传感器”和“锁相放大”，揭示了研究的核心内容。中图分类号“TN29”表明这属于电子与通信工程领域的研究。这篇论文出自哈尔滨工程大学信息与通信工程学院的研究者之手，展示了他们在光电检测、光电信号信息处理以及通信信号信息处理方面的专业能力。 这篇研究不仅探讨了F-P光纤位移传感器的基本设计原理，还提供了锁相放大电路的具体实现，为高精度位移测量提供了一种有效的解决方案。这种传感器在微米甚至纳米级别的位移测量中有着广泛的应用前景，例如在精密机械、航空航天、生物医学等领域。