光纤光栅压力传感器解调新技术：基于密集波分复用器

"该文介绍了一种基于密集波分复用器(Dense Wavelength Division Multiplexing, DWDM)的光纤光栅(Fiber Bragg Grating, FBG)压力传感器解调方法，结合了悬臂梁调谐技术和波登管压敏结构。通过使用50 GHz DWDM系统和波长解调算法，可以精确地确定FBG反射光谱在信道中的位置，具有高精度和高灵敏度。在0~6 MPa的压力测量范围内，传感器的相对误差仅为0.5%，波长分辨力约为0.1 pm，解调灵敏度达到3×10^3 nW/MPa。" 本文详细探讨了光纤光栅压力传感器的设计和实现，其中的核心技术是将FBG与DWDM技术相结合，用于压力的高精度测量。FBG是一种特殊类型的光纤元件，其特性会随着外部物理参数（如压力、温度等）的变化而变化，尤其是会引起反射光波长的移动。这种变化可以通过监测反射光的波长来量化，从而获取压力值。 悬臂梁调谐技术被用来增强传感器对压力变化的响应。波登管是一种常见的压力测量装置，其变形会传递给FBG，导致FBG的光栅周期改变，进而改变反射光的波长。50 GHz的DWDM系统用于接收和解析这些微小的波长变化，其高分辨率使得能够准确地定位到反射光谱在多个信道中的位置。 波长解调算法是解调过程的关键，它能够分析FBG反射的光谱，并从中提取出压力信息。通过这种方法，传感器在0至6 MPa的压力范围内实现了0.5%的相对误差，这表明其具有极高的测量精度。此外，该系统的波长分辨力为0.1 pm，这是非常高的，因为光的波长通常以纳米(nm)为单位，0.1 pm相当于0.1纳米，这样的分辨力对于精确识别微小的波长变化至关重要。 解调灵敏度达到3×10^3 nW/MPa意味着传感器对压力变化的敏感度非常高，每增加1 MPa的压力，解调系统能检测到的光功率变化为3000 nW。这种高灵敏度使得该传感器适用于各种对压力监测有严格要求的领域，如石油钻探、航空航天或医疗设备等。 该研究展示了一种创新的光纤光栅压力传感器解调方案，结合了先进的光学技术和精密的机械设计，实现了高精度、高灵敏度的压力测量。这种技术对于提升工业和科研领域的压力测量水平具有重要意义。