2022【光纖傳感原理】F-P傳感器的解調方法

 在溫度、壓力、振動、壓力、振動、應變等外部物理量的作用下，光纖f-p傳感器的f-p腔長會相應變化，導致光程差變化，導致光纖傳播性質（如強度、相位、波長等）的變化，即影響光信號的輸出。因此，光纖f-p傳感器腔長d它是反映測量的關鍵參數，因此光纖f-p傳感器的信號解調，就是由其輸出的光信號求解出腔長d過程。實際上，光纖是根據解調時使用的光學參數而定的f-p傳感器的解調主要有強度解調和相位解調兩類。

fp 腔與干涉信號光強的單一對應關系獲得腔長的相對變化。其原理是，如果光纖f-p傳感器中的光源波長λ如果單色光源直接用光電探測器接收反射光，光電探測器接收到的光強信號可以轉換為以下公式：

λ、r強度光纖是常數，所以強度光纖f-p傳感器輸出ir是腔長l單變量函數。如傳感器腔長l探測器檢測到的光強是水平坐標ir縱坐標(歸一化)r在不太高的情況下，上式可以簡化為以下余弦函數：

其光強輸出曲線如下

l變化限制小于λ/2(圖中δ在較小范圍內，光強ir是l單值函數。在校準中r,i0之后，只要用光電探測器輸出光強ir，可直接找出腔長l，從而獲得被測對象的值。該方法在信號處理方面更為簡單，但解調精度受光強測試精度和光路系統穩定性的限制。光源干擾、光路損耗等環境干擾會嚴重引起光強波動，精度低，穩定性差。

根據 fp 腔多光束干擾譜的相位解調。解調精度受光源帶寬、光譜分析儀分辨率等因素的限制，與信號輸出光強無關，大大提高了解調精度和系統穩定性。

由于強度解調的上述缺點，相位解調法已成為目前主流的解調方法，相位解調法可分為光譜解調法和相關解調法。

（osa）獲得光纖 fp 傳感器的反射光譜(下圖為光譜采集裝置的示意圖)，腔長值通過分析或變換獲得。

從干涉光譜解調出腔長的方法包括譜峰跟蹤法、條紋計數法、傅里葉變換法、相關計算法等。通過光譜解調，其腔長分辨率可以達到0.1nm。寬帶光源和寬帶光譜分析儀用于光譜解調，成本較高。

相關解調方法，基于腔長匹配原理，通過在解調光路中引入腔長連續變化的參考 fp 腔，參考 fp 腔與光纖 fp 傳感器輸出在光路中發生相關干擾，當光參考 fp 室內光程差與 室內光程差fp 當傳感器中的光程差相等時，相關干擾信號的輸出光強最大。

相關調解系統根據是否有運動部件分為掃描和非掃描。掃描類型，一般使用壓電陶瓷或電機等機械運動部件來改變參考 fp 腔長， fp 傳感器的腔長信息轉換為電壓信息。該技術具有機械運動部件，體積大，掃描頻率低?；陟乘鞲缮鎯x的光楔和光纖 fp 傳感器的輸出進行互相關，將 fp 傳感器腔長信息轉換為位置信息，廣泛應用于結構穩定性高、成本低的光譜分析儀或運動部件。

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