高精度调频连续波光纤压力传感器温度特性分析及补偿方法

白浪 Bai Lang,郑刚 Zheng Gang,郭媛 Guo Yuan,聂梦笛 Nie Mengdi,张雄星 Zhang Xiongxing,孙彬 Sun Bin

LASER & OPTOELECTRONICS PROGRESS（2021）

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摘要

针对高精度调频连续波光纤压力传感器对温度和压力交叉敏感的问题,从理论和实验分析该压力传感器的温度特性,并通过优化设计压力传感器的结构,以及采用最小二乘法对温度进行实时补偿.经过理论计算可知,当温度从25℃到65℃变化时,温度对Fabry-Perot (F-P)腔腔长的形变量为1000 μm.通过优化设计F-P腔,可以使温度对F-P腔的影响降至50μm.通过实验测试结构优化后的F-P腔腔长的形变量与温度的关系,并采用最小二乘法对温度进行实时补偿.温度补偿后,F-P腔腔长的形变量从50 μm降至4.5 μm,有效降低对温度敏感,提高调频连续波光纤压力传感测量的可靠性和实用性.

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关键词

sensors, frequency-modulated continuous wave laser interference, Fahry-Perot cavityinterferometer, diaphragm pressure measurement, temperature compensation, structural optimization design, least square method

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