双路比值法提升法布里-珀罗腔位移传感器精度与方向判定

本文主要探讨了一种创新的法布里-珀罗(Fabry-Perot, F-P)腔位移传感器设计，针对普通条纹计数法在识别余弦信号极大值和极小值时遇到的方向判断难题，提出了基于双路比值条纹计数法的解决方案。该方法利用了正切函数的特性，即当正切信号在相位等于π/2的整数倍时会发生突变。通过采集和分析两路正交余弦干涉信号的比值，这个比值本质上就是正切信号，可以精确地反映出相位差的大小。同时，由于正切信号的变化趋势能指示相位增减的方向，因此这种方法不仅能够测量位移，还解决了方向性的判断问题。 相较于传统的条纹计数法，新方法的优势在于对传感器两光路初始相位差不设严格限制，安装和调试过程更为简便。在实验验证中，该系统在0到1毫米的测量范围内表现出极高的线性相关系数，达到0.9999，显示出极佳的精度。线性度仅为0.306%，意味着在实际应用中的误差控制非常出色，误差限值更是低至±3微米，这对于许多精密测量和定位应用来说是非常理想的性能。 此外，文章还强调了关键词如“传感器”、“光纤位移传感器”、“法布里-珀罗干涉仪”以及“条纹计数法”和“比值”，这些都是本文核心的技术元素。通过使用这些技术，研究者能够实现对微小位移的高精度、双向测量，对于光学传感器领域有着重要的理论和实践意义。 这篇论文提供了一种新型的、有效的光纤位移传感器设计，通过双路比值条纹计数法优化了传统方法，提升了测量的准确性和方向分辨能力，对于提高传感器的性能和广泛应用具有显著的贡献。