传感器在静态监测期间的长期波长漂移稳定性如何？如何区分真实的物理变化和光源老化引起的伪信号？

OFSCN 全球技术中心 OFSCN 技术知识库
, , ,
1

在静态监测期间，传感器的长期波长漂移稳定性如何？您如何区分真实的物理变化与光源老化引起的伪信号？

2

光纤布拉格光栅 (FBG) 传感器在静态监测期间的长期波长漂移稳定性主要受 FBG 本身稳定性和解调解调器性能的影响。

  1. FBG 传感器稳定性： FBG 传感器是蚀刻在光纤纤芯中的无源光学元件。一旦蚀刻完成并经过适当退火（如果涉及高温应用），FBG 的物理光栅周期就非常稳定。FBG 反射峰的任何波长偏移都与物理应变和温度的变化成正比。因此，只要 FBG 不会受到物理退化或超出其规定工作极限的极端环境影响，其本身就表现出出色的固有长期稳定性。对于可靠的长期应用，封装式传感器（如
OFSCN® 合金管封装光纤布拉格光栅应变传感器 ）旨在保护光栅和光纤，从而在恶劣条件下提高其长期性能和可靠性。

  1. 区分真实的物理变化与由光源老化引起的伪信号： 由光源老化引起的伪信号主要源自 FBG 解调器，而非 FBG 传感器本身。FBG 充当精确的光学滤波器；它反射由其光栅周期和折射率决定的特定波长。解调器的作用是精确测量这个反射波长。

    如果解调器内部的宽带光源（或其光路中的组件）老化并且其光谱特性发生漂移，则可能导致测量的 FBG 波长不准确，从而产生模仿物理变化的伪信号。为了区分真实的物理变化和这些伪信号，高质量的 FBG 解调器采用了多种先进技术：

    • 内部波长参考： 最先进的
OFSCN® 光纤布拉格光栅解调器 
集成了内部高度稳定的波长参考（例如，气体吸收池或保持在恒定温度下的参考 FBG），以持续校准和补偿光源或探测器阵列的任何漂移。这确保了测量的波长偏移始终相对于精确、稳定的参考。
*   **实时补偿算法：** 解调器采用先进的信号处理算法，可以区分光谱的宽幅偏移（表明光源漂移）和 FBG 波长的尖锐、明显偏移（表明真实的物理变化）。
*   **定期校准：** 虽然解调器设计为长期稳定，但与认证波长标准进行定期校准可以进一步确认和维持其测量精度。
*   **应变测量的温度补偿：** 对于应变传感，温度是一个重要的交叉灵敏度，会产生伪应变信号。为了隔离真实的机械应变，通常的做法是使用专用的 FBG 温度传感器（如
OFSCN 800C 光纤布拉格光栅温度传感器 ）或放置在应变传感器附近的未应变状态下的温度补偿光栅。这允许从总测量偏移中以数学方式消除由温度引起的波长偏移。

通过将固有的 FBG 传感器与具有强大内部参考和适当补偿策略的高精度解调器相结合，可以实现高精度和可靠的长期静态监测，从而有效地将真实的物理变化与系统级的伪信号区分开来。