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基于 FPI 的光纤传感系统:原理、优势与应用
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基于 FPI 的光纤传感系统:原理、优势与应用

分类: 博客Blogs 发布日期: 2025-08-01

在光纤传感技术的大家族中,法布里 - 珀罗干涉(FPI)光纤传感系统凭借其高精度、抗干扰、小型化等特性,成为工业监测、环境感知、医疗诊断等领域的关键技术方案。通过巧妙利用光的干涉现象,FPI 系统能够将温度、压力、应变等物理量的微小变化转化为可精确测量的光学信号,为复杂环境下的精准感知提供了可靠解决方案。
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FPI 光纤传感系统的核心原理
FPI 光纤传感器的核心是由两段平行反射镜构成的法布里 - 珀罗腔(FP 腔),其中一段反射镜通常固定在光纤端面,另一段则与敏感元件相连。当入射光进入 FP 腔后,会在两个反射镜之间发生多次反射与干涉,最终形成具有特定频率特征的干涉条纹。
物理量的测量基于腔长变化对干涉信号的调制作用:当外界物理量(如温度升高导致材料膨胀、压力增大引起结构形变)作用于敏感元件时,FP 腔的长度会发生微小改变(通常在纳米级),进而导致干涉条纹的相位或频率发生偏移。通过对干涉信号的解调分析,可反推出腔长变化量,最终计算得到目标物理量的数值。例如,在温度传感中,FP 腔的热膨胀效应会直接改变腔长;在压力传感中,弹性膜片的形变会带动反射镜位移,从而实现压力到腔长变化的转换。
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根据 FP 腔的制作方式,FPI 光纤传感器可分为本征型(IFPI)非本征型(EFPI) 两类。本征型 FPI 的腔长由光纤自身结构形成(如光纤内部的空气隙或折射率突变区域),具有更高的稳定性;非本征型 FPI 则通过光纤端面与外部反射元件构成腔长,更易于实现对特定物理量的定制化传感。

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