本文作者为Xinlei Zhou、Qingxu Yu和Wei Peng，其中Xinlei Zhou与Qingxu Yu来自大连理工大学光电工程与仪器科学学院，Wei Peng来自大连理工大学物理学院。该文发表于《Optics and Lasers in Engineering》期刊2019年第121卷，页码289–299，是一篇综述论文，系统介绍了面向井下应用的光纤法布里-珀罗（Fabry–Perot）压力传感器的关键技术。
文章首先指出，随着全球能源需求持续增长，油气勘探与生产逐渐转向更深、更复杂的地层，井下高温高压环境对传感器提出了严苛要求。传统电子应变片或石英压力计在高温下失效率较高，且易受电磁干扰，难以实现多路复用。光纤传感器因具有高分辨率、抗电磁干扰、体积小和可远距离传输等优势，被认为是最适合井下监测的技术之一。在各类光纤传感器中，外腔法布里-珀罗干涉仪（Extrinsic Fabry–Perot Interferometric，EFPI）传感器由于温度交叉敏感性低、压力灵敏度高、结构可靠和分辨率高，成为井下压力监测的最佳候选方案。
在理论基础部分，文章介绍了EFPI压力传感器的基本结构。其法布里-珀罗腔由两根端面切平的光纤插入内径匹配的毛细管中形成，并通过二氧化碳激光焊接固定。反射干涉谱随腔长变化而变化，而腔长对施加压力敏感。传感器腔长变化与压力之间的关系可通过毛细管材料参数和有效标距长度表达。由于环境温度变化也会引起腔长变化，因此文章提出将光纤布拉格光栅（Fiber Bragg Grating，FBG）与EFPI传感器串联，实现温度与压力同时测量，以消除温度-压力交叉敏感。系统采用中心波长为1550 nm的宽带光源，反射光谱为FBG反射峰与EFPI正弦干涉谱的叠加。
在解调方法上，文章回顾了多种EFPI解调算法，包括快速傅里叶变换（Fast Fourier Transform，FFT）法、波长追踪法、双峰波长解调法、互相关算法和最小均方误差估计（Minimum Mean Square Error Estimation，MMSE）法。FFT法分辨率通常不低于几十纳米，波长追踪法不能实现绝对测量，互相关和MMSE法可实现高分辨率和绝对测量，但动态范围受“跳模”问题限制。为此，作者提出了一种“游标式”（vernier-like）解调算法，将FFT算法与MMSE算法相结合。首先利用FFT方法获得腔长近似值，以确定大动态范围内的粗测位置；然后在该近似值附近一个模式间隔内生成一系列估计腔长，并用MMSE方法计算最精确腔长值。该算法在实验验证中实现了在3 mm动态范围内0.084 nm的分辨率。
为提高传感器长期稳定性，文章介绍了碳膜涂覆技术。在高温高压环境下，氢分子和水分子会侵入二氧化硅材料，引起传感器膨胀和强度下降，导致压力测量漂移。作者采用激光诱导化学气相沉积（Laser-Induced Chemical Vapor Deposition，LCVD）方法，在EFPI传感器表面沉积碳膜，形成碳涂覆EFPI传感器（C²EFPI）。实验系统包括反应室、激光加热装置、气体混合系统和温度监测模块。通过扫描电子显微镜观察到碳膜连续、无针孔且沿圆周均匀分布。长期稳定性实验表明，未涂碳的EFPI传感器在300 °C和72 MPa环境下腔长持续增加达9个月，而C²EFPI传感器在9个月内腔长变化仅约10 nm，表现出良好的长期稳定性。此外，文章还测试了C²EFPI传感器的迟滞、重复性、精度和抗振性能。迟滞小于0.01%满量程（Full Scale，F.S.），重复性为0.05% F.S.，精度优于0.05% F.S.。振动测试采用正弦振动方式，在不同加速度和频率条件下传感器输出基本不受影响，说明其具有良好的抗振适应性。
在封装技术方面，文章指出井下光纤传感器需要具备足够机械强度、良好密封性和可靠的热稳定性。作者经过反复优化和大量实验，提出了一种高可靠性封装结构。该结构解决了压力传导介质的传输、传感器密封隔离结构设计以及引线光纤的续接、密封与高温高压保护等关键问题，并已在现场安装和电缆连接中验证了优异的密封性能。
在复用技术方面，文章介绍了基于波分复用（Wavelength-Division Multiplexing，WDM）的方案，将C²EFPI-FBG传感器与分布式温度传感器（Distributed Temperature Sensor，DTS）结合，实现单根光纤同时测量井下关键点压力和沿井筒温度剖面。DTS基于拉曼散射中斯托克斯与反斯托克斯光强比测温原理，通常工作在980 nm波段，而C²EFPI-FBG传感器工作在1550 nm波段。通过定制宽带波分复用器（Wide-Band WDM，WB-WDM）将两种光源和信号耦合到一根传感光纤中。现场测试结果显示，C²EFPI-FBG传感器和DTS可同时工作，压力测量与分布式温度测量均具有高性能，从而显著降低光纤测井系统的成本。
在油田现场应用方面，C²EFPI传感器已在辽河油田和新疆油田等多个油井中部署。文章展示了一个从2013年12月至2015年11月的近两年测试结果。在该蒸汽注入井中，压力在1.5–6.3 MPa之间波动，温度在208–278 °C之间变化，测量结果与其他压力计和温度计相符。由于井下环境处于饱和蒸汽压状态，压力随温度升高而升高，测试数据很好地验证了这一规律。测试期间因油田作业要求油井曾短期关停，对应数据中出现了压力与温度同时下降再恢复的现象。
该文的综述意义在于，它系统总结了面向油气井下的EFPI压力传感器在解调算法、碳膜防护、封装结构和多参数复用方面的关键技术进展，并提供了长期现场应用数据。这些工作表明C²EFPI传感器在高温高压、强腐蚀和振动环境下具有良好的长期稳定性和可靠性，为光纤压力传感器在油气工业中的进一步推广提供了理论和实验基础。