隨著光纖傳感技術(shù)的發(fā)展,光纖傳感器的應(yīng)用范圍得到了極大地拓展。光纖傳感器具有結(jié)構(gòu)靈巧多樣、可測量對象廣、抗電磁干擾及腐蝕、可遠(yuǎn)程監(jiān)測等優(yōu)勢,因此在化學(xué)化工、航空航天、工業(yè)生產(chǎn)、工程維護(hù)、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域備受工作人員的青睞。本文提出了一種基于光纖Michelson干涉儀與光纖Fabry-P（?）rot干涉儀級聯(lián)的混合型傳感結(jié)構(gòu),該結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)溫度與橫向壓力的同時(shí)測量。本文的主要研究內(nèi)容如下:首先在理論上分析了光纖Michelson干涉儀的基本原理及其溫度傳感原理,制作了基于錯位熔接的光纖Michelson干涉儀,其錯位熔接量為5μm、6μm、7μm,通過實(shí)驗(yàn)研究了三種干涉儀結(jié)構(gòu)的溫度傳感特性,分析了錯位量與所激發(fā)高價(jià)模式的關(guān)系。實(shí)驗(yàn)探究了光纖Michelson干涉儀的橫向壓力傳感特性。其次對空氣腔光纖Fabry-P（?）rot干涉儀的傳感原理進(jìn)行闡述,并分析了該結(jié)構(gòu)對橫向壓力傳感的基本原理。介紹了空氣腔光纖Fabry-P（?）rot干涉儀的制作過程,通過干涉頻譜的傅里葉變換分析其干涉成分。通過實(shí)驗(yàn)探究了空氣腔長為69μm、83μm和108μm的光纖Fabry-P（?）rot干涉儀的溫度傳感... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：71 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

光纖傳感過程示意圖

干涉型光纖傳感器因其具有較高的測量靈敏度、結(jié)構(gòu)多樣、設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)點(diǎn)在科學(xué)研究和工程應(yīng)用中的地位越來越重要。干涉型光纖傳感器是指被測物理量在光纖調(diào)制區(qū)光束相位進(jìn)行調(diào)制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對待測物理量檢測的光纖傳感器。相位調(diào)制型光纖干涉儀通常包括光纖 Mach-Zehnder 干涉儀[10-13]、光纖 Michelson 干涉儀[14-16]、光纖 Sagnac 干涉儀[17]和光纖 Fabry-Pérot 干涉儀[18-20]等。(1) 光纖 Michelson 干涉儀光纖 Michelson 干涉儀結(jié)構(gòu)示意圖如圖 1-2 所示，光源發(fā)出的光經(jīng)過耦合器后形成兩束光，兩束光經(jīng)過光纖反射面反射后再次經(jīng)過耦合器時(shí)相遇，當(dāng)待測物理量作用于傳感臂光纖時(shí)，會對傳感臂內(nèi)傳輸?shù)墓膺M(jìn)行相位調(diào)制，此時(shí)相遇的兩束光之間產(chǎn)生了一個(gè)相位差，因此當(dāng)兩束光再相遇時(shí)會產(chǎn)生相干疊加，即產(chǎn)生干涉。使用光探測器對干涉光進(jìn)行探測，待測物理量的變化會引起干涉光相位差的變化，因此解調(diào)干涉光譜的變化即可反推出待測物理量的大小。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文誤差的影響，抗干擾能力差，因此人們提出了在線一體化的光纖 Michelson 干涉儀，如圖 1-3 所示，其傳感臂與參考臂集成與一根光纖。光源光束經(jīng)過耦合器時(shí)一部分光被激發(fā)形成包層模，并在光纖包層中傳輸，其余光束繼續(xù)在光纖纖芯傳輸，光束被經(jīng)過特殊處理(鍍膜等)的光纖端面被反射回來，再次經(jīng)過耦合器時(shí)，包層模被耦合回光纖纖芯。由于兩束光的光程不同，因此兩束光相遇時(shí)會產(chǎn)生干涉。當(dāng)外界物理量發(fā)生變化時(shí)，在光纖包層傳輸?shù)陌鼘幽５南辔粎⒘勘徽{(diào)制，進(jìn)而使干涉光的相位發(fā)生變化。其中，包層中傳輸?shù)墓馐资艿酵饨缥锢砹康挠绊憣?yīng)傳統(tǒng)光纖 Michelson 干涉儀中的傳感臂，光纖纖芯中傳輸?shù)墓馐灰资芡饨缥锢砹孔兓挠绊�，對�?yīng)傳統(tǒng)光纖 Michelson 干涉儀中的參考臂。常用的光纖干涉儀結(jié)構(gòu)包括基于凸錐結(jié)構(gòu)的光纖 Michelson 干涉儀、基于錯位結(jié)構(gòu)的光纖Michelson 干涉儀、基于凹型錐結(jié)構(gòu)的光纖 Michelson 干涉儀等。


本文編號：3280946