光纤光栅传感系统波长检测误差分析与优化

"光纤光栅传感器的波长检测系统通过理论分析和实验研究，探讨了基于光纤光栅滤波调谐技术的传感系统设计。文章着重分析了光源光强波动和光纤扰动导致的波长测量误差，并提出了降低误差的方法。系统采用应变仪作为读出设备，实现了高线性拟合度（0.9995）的测量结果，最小分辨率达到了1.3 pm，适用于精确测量光纤光栅布拉格波长的微小变化。" 光纤光栅传感器是现代光纤通信和光纤传感领域的关键技术，因其波长编码特性，在灵敏度和稳定性上优于其他编码方式的传感器。波长检测系统是光纤光栅传感器的核心组成部分，能够监测光栅布拉格波长的微小变化，这对于环境监测、结构健康诊断等领域具有重要意义。 本文介绍了光纤光栅波长检测系统，特别是利用滤波调谐技术进行波长测量。滤波调谐技术包括法布里-珀罗滤波器、光纤光栅自身的波长匹配以及声光调谐滤波器等方法。文中提出了一种基于光纤光栅波长匹配调谐技术的系统，通过微动机构拉伸光纤光栅来实现对传感光栅反射波长的精确调谐。 在实际操作中，光源光强的不稳定性是影响波长测量精度的主要因素之一。作者深入分析了这种波动引起的测量误差，并提出相应的减小误差的策略。此外，光纤本身的扰动也会对测量结果产生影响，因此，系统设计时需要考虑到这些因素，确保测量的准确性和稳定性。 实验结果显示，该系统采用应变仪作为读出设备，显著提高了测量的线性度，达到了0.9995的线性拟合度，这意味着测量结果与实际值之间有极高的相关性。同时，系统实现了1.3 pm的最小分辨率，这在光纤光栅传感应用中是非常高的精度，可以捕捉到非常微小的波长变化。 本文对光纤光栅传感器的波长检测系统进行了详尽的理论分析和实验验证，不仅揭示了影响测量精度的关键因素，还提供了改进方案，为后续的系统优化和实际应用提供了重要的参考。该研究对于提升光纤光栅传感器的性能，尤其是在高精度测量需求的场合，具有重要的理论价值和实践意义。