短腔长复合光纤法布里-珀罗压力传感器的高精度椭圆拟合解调算法

本文主要探讨了一种短腔长复合式光纤法布里-珀罗压力传感器的新型解调技术。法布里-珀罗(Fabry-Perot)效应是利用光在光纤中来回反射形成的干涉现象来测量微小长度变化的一种精密传感器。在传统的长腔长设计中，传感器的腔长通常较大，而本文的研究则聚焦于缩短腔长，这有助于提高响应速度和减小对微小变化的敏感度。 文章首先建立了短腔长复合式光纤法布里-珀罗压力传感器的反射光谱模型，这个模型考虑了压力变化对光信号传播路径的影响，通过模拟不同压力下的反射光强度，为后续的信号处理提供了理论基础。该模型的关键在于准确捕捉压力与腔长之间的关系，这是解调过程中的核心步骤。 提出的双参数椭圆拟合腔长解调算法是文章的核心创新。传统的法布里-珀罗解调算法可能涉及多个参数估计，但本文通过简化到双参数（可能是两个相互关联的几何参数）的椭圆拟合，显著降低了解调复杂度，并提高了精度。经过仿真研究，当腔长处于26~30微米范围内时，使用双参数椭圆拟合算法进行解调，其最大误差被控制在极低的0.05微米级别，显示了算法的有效性和稳定性。 为了验证这一算法在实际应用中的性能，作者搭建了一个光纤法布里-珀罗传感器解调系统，能够在加压条件下对复合式光纤法布里-珀罗压力传感器进行实时解调。实验结果显示，该系统能够实现高达20千赫兹的解调速率，这证明了该算法不仅在理论上可行，而且在实际操作中具有很高的实时性，对于快速动态压力监测具有重要意义。 本文通过构建短腔长复合式光纤法布里-珀罗压力传感器的反射光谱模型，并提出双参数椭圆拟合腔长解调算法，优化了传感器的性能，为提高光纤传感器在工业、环境监测等领域的应用提供了新的解决方案。这种技术在保证高精度的同时，兼顾了响应速度，是当前光纤传感领域的重要进展。