光纖傳感器信號處理流程

在工業(yè)監(jiān)測、醫(yī)療檢測、橋梁健康監(jiān)測等領(lǐng)域，光纖傳感器憑借抗電磁干擾、高精度、可遠(yuǎn)程傳輸?shù)忍匦詡涫荜P(guān)注。廣州安協(xié)科技股份有限公司（www.yrgdgs.com）深耕傳感器技術(shù)領(lǐng)域多年，積累了豐富的光纖傳感器信號處理經(jīng)驗。接下來，將為大家詳細(xì)解析光纖傳感器信號處理的全流程。

一、信號采集：物理量的初始轉(zhuǎn)化

光纖傳感器通過敏感元件感知外界溫度、壓力、應(yīng)變等物理量，并將其轉(zhuǎn)化為光信號變化。像基于光纖布拉格光柵（FBG）的應(yīng)變傳感器，當(dāng)外界發(fā)生應(yīng)變，光柵周期改變，反射光的中心波長就會漂移；而基于馬赫 - 曾德爾干涉原理的傳感器，外界物理量變化會使兩干涉臂光程差改變，進(jìn)而影響輸出光強。這些光信號變化，就是信號處理的原始輸入。

不同類型光纖傳感器的信號采集原理各有特點，如下表所示：

二、信號傳輸：光信號的穩(wěn)定傳遞

采集到的光信號需通過光纖傳輸至處理單元。光纖作為傳輸介質(zhì)，具備低損耗、寬帶寬、抗電磁干擾的優(yōu)勢。在傳輸時，長距離傳輸通常選單模光纖，短距離且對帶寬要求高的場景多用多模光纖。同時，合理規(guī)劃光纖敷設(shè)路徑，避免過度彎折擠壓，減少傳輸損耗。

為保證信號穩(wěn)定，還會利用光放大器對衰減的光信號進(jìn)行增強。常見的摻鉺光纖放大器（EDFA），能在不改變光信號特性的情況下，提升光功率，確保信號順利抵達(dá)處理單元。

三、信號解調(diào)：光信號到電信號的轉(zhuǎn)變

信號解調(diào)是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，目的是把攜帶物理量信息的光信號轉(zhuǎn)換為電信號。不同類型傳感器解調(diào)方法不同：

光纖布拉格光柵傳感器解調(diào)：常采用可調(diào)諧濾波器法等，調(diào)節(jié)濾波器中心波長與光柵反射波長匹配，通過檢測輸出光強變化，確定波長漂移量，獲取物理量信息。

干涉型光纖傳感器解調(diào)：主要運用相位生成載波（PGC）解調(diào)技術(shù)，在干涉儀一臂施加高頻調(diào)制信號，將相位變化轉(zhuǎn)化為幅度變化，經(jīng)處理提取與物理量相關(guān)的電信號。

四、信號處理：優(yōu)化與特征提取

解調(diào)后的電信號常伴有噪聲，且特征不明顯，需要進(jìn)一步處理：

信號放大：由于電信號微弱，使用低噪聲放大器，在放大信號的同時降低噪聲引入，提高信噪比。

濾波處理：針對環(huán)境電磁干擾產(chǎn)生的高頻噪聲、電源波動的低頻噪聲等，通過設(shè)計合適的濾波器，濾除噪聲，保留有用信號。

特征提取與分析：對處理后的信號進(jìn)行分析，周期性信號可用傅里葉變換分析頻率成分；緩變信號則通過求平均值等方法，提取變化趨勢等特征。

五、信號輸出：服務(wù)實際應(yīng)用

經(jīng)過一系列處理，信號處理單元將結(jié)果以模擬電壓信號、數(shù)字信號（如 RS485、CAN 總線等）形式輸出，方便與控制系統(tǒng)、顯示設(shè)備交互。例如在橋梁健康監(jiān)測中，處理后的信號實時傳輸至監(jiān)控中心，助力工作人員掌握橋梁狀態(tài)，排查安全隱患。

總結(jié)

光纖傳感器信號處理包含采集、傳輸、解調(diào)、處理和輸出多個環(huán)節(jié)，環(huán)環(huán)相扣。廣州安協(xié)科技股份有限公司持續(xù)創(chuàng)新，為客戶提供高性能光纖傳感器及完善的信號處理方案。如需了解更多產(chǎn)品與技術(shù)，歡迎訪問官網(wǎng) www.yrgdgs.com。