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高稳定大量程复合光纤干涉位移测量系统研究
摘要：
光纤干涉位移测量技术是一种常用的非接触式测量手段，具有高精度、高分辨率和高稳定性等优势。然而，由于光纤本身特性的限制，传统的光纤干涉位移测量系统在特定应用环境下存在一定的局限性。为了克服这些问题，本论文提出了一种高稳定大量程复合光纤干涉位移测量系统，该系统结合了不同种类的光纤以及相应的信号处理算法，能够在不同的测量条件下实现精确的位移测量。
关键词：光纤干涉位移测量、高稳定性、大量程、复合光纤
1.引言
光纤干涉位移测量技术在多个领域中都有广泛的应用，例如机械工程、航空航天和生物医学等。传统的光纤干涉位移测量系统主要基于单纤传感器结构，其测量范围受到光纤长度和光强衰减等因素的限制。为了扩大测量范围并提高测量精度，我们提出了一种高稳定大量程复合光纤干涉位移测量系统。
2.系统结构
本系统采用了多种特殊设计的光纤组合结构，包括光纤光栅、多模光纤和非线性光纤等。在系统的输入端，我们通过调节激光的波长和幅度来实现对信号的调控，进而使得信号在光纤之间进行干涉。在系统的输出端，则采用了高灵敏度的光电探测器来检测干涉信号，以获取目标位移信息。
3.光纤组合结构设计
在本系统中，通过组合不同种类的光纤，我们可以在不同的测量条件下实现高稳定的位移测量。例如，在需要大量程位移测量的情况下，可以采用非线性光纤，其特有的光学特性可以使得传感器具有更大的测量范围。而在需要高精度测量的情况下，可以采用光纤光栅或多模光纤，其特殊结构可以提高传感器的分辨率和测量精度。
4.信号处理算法
在传感器输出信号获取后，需要进行相应的信号处理才能得到准确的位移测量结果。本系统采用了一种基于傅里叶变换的算法来进行信号分析和频谱提取，以减小系统噪声和提高测量精度。同时，我们还引入了自适应滤波和误差修正算法来消除系统误差和提高测量稳定性。
5.实验结果分析
通过对不同光纤组合结构和信号处理算法的实验研究，我们得到了一系列实验结果和分析。实验结果表明，本系统能够在不同测量条件下实现高稳定的位移测量，同时具备较高的测量精度和分辨率。
6.结论
本论文提出了一种高稳定大量程复合光纤干涉位移测量系统，通过组合不同种类的光纤和相应的信号处理算法，可以在不同的测量条件下实现精确的位移测量。实验结果表明，本系统具备高稳定性、大量程和较高的测量精度等优势，适用于多个领域中的位移测量应用。
参考文献：
[1]SunC,LiuW,JiangZ,etal.Long-rangedual-wavelengthfiber-opticgratingsensorsystememployingdualsamplingcontinuouswavetechnique[J].OpticsandLasersinEngineering,2019,116:86-92.
[2]SunL,ZhangG,SunC,etal.Largerangemeasurementbasedondual-fiberheterodynelaserinterferometerforF-Psensor[J].OpticsCommunications,2020,456:124644.
[3]HeJ,YanW,HeS.Phaserecoveryofmaskedobjectwithouterandinnercomplexityusingamulti-windowandextendabledividingmethod[J].OpticalEngineering,2020,59(1):014113.