高精度宽量程FBG传感解调系统：基于可调谐滤波器的动态跟踪技术

"基于可调谐滤波器的高精度宽量程光栅传感解调系统，使用动态跟踪与锁定技术，结合法布里-珀罗可调谐滤波器和标准具，实现光纤布拉格光栅的高精度解调。系统解决了精度与测量范围的矛盾，具有低静态波长漂移和高拟合精度的特点，适用于动态应变测量。" 本文研究的是一种基于可调谐滤波器的光纤布拉格光栅（FBG）传感解调系统，旨在提供高精度且宽量程的测量能力。FBG传感器是光纤通信和传感器领域的重要组成部分，其工作原理是利用光的布拉格反射来检测物理或化学参数的变化，如温度、压力和应变等。 该解调系统采用法布里-珀罗可调谐滤波器（FFP-TF），通过动态跟踪和锁定技术，使滤波器的输出激光锁定在FBG的反射谱的-3dB点。这一设计能够确保解调的稳定性和准确性，因为-3dB点是FBG反射最强的位置，能提供最清晰的信号。同时，为了消除温度对测量的影响，系统利用了一个对温度不敏感的标准具对光栅的反射波长进行校准，确保了测量结果的可靠性。 解调过程采用了插值拟合算法，这种算法可以对光栅反射波长进行实时高精度解调，进一步提升了系统的测量精度。实验结果显示，该系统的静态波长漂移量在广泛的测量范围内仅为2pm，表现出极高的稳定性。此外，多项式拟合精度达到了0.998，这表明系统的解调性能非常优秀，能够精确地解析出FBG传感器感受到的微小变化。 关键词中的“动态跟踪与锁定”是指系统能够持续追踪并锁定FBG反射谱的关键点，保持解调的精确性。“可调谐滤波器”在其中起到了关键作用，它可以根据需要调整过滤特性，适应不同波长的反射信号。“动态应变”则表明该系统适用于监测动态环境下的结构变化，例如桥梁、建筑物的振动或应力分析。 该研究提出的解调系统克服了传统光学滤波器解调系统中精度和测量范围的限制，实现了高精度和宽量程的解调性能，对于光纤传感技术的发展具有重要的理论和实践意义。这种技术的应用不仅局限于基础研究，还可以广泛应用于工业、环境监测、基础设施安全等多个领域。