低精细度光纤法布里-珀罗干涉位移测量模型分析

光纤法布里-珀罗干涉仪具有体积小、分辨率高和稳定性好的特点，在光纤位移传感领域中具有广泛应用潜力。文中分析了四种典型构型的低精细度光纤法布里-珀罗干涉仪在位移测量中的性能表现、干涉信号特性以及影响规律，为新型传感器头的设计开发提供理论与实验支撑。研究结合准直和聚焦两种位移传感模式，评估工作距离、目标反射物的反射率与倾斜角度对不同构型传感器头性能的影响。采用1550 nm激光器，结合仿真与实验，评估不同构型传感器头的干涉信号质量、角度容限及测量范围，重点探讨了目标反射物的反射率、倾斜角和工作距离对性能的影响。实验结果表明，在准直模式下，高反射率目标可通过自对准机制实现超过±0.5°的角度容限，测量范围超60 mm；低反射率目标对倾斜角变化高度敏感，倾斜角超过0.1°时，对比度降至0.2。聚焦模式对目标倾斜角度容限较高，对低反射率目标的角度容限可达±0.75°，工作距离内对比度保持在0.9以上。高反射率目标在散焦模式下，对比度峰值约为1.0。仿真数据与实验数据之间的差异小于5%，证明了模型的可靠性。实验结果表明，通过适当调整传感器头结构，可以满足不同应用需求，为新型传感器头的设计和测试流程提供指导。