寬頻帶光纖聲波傳感技術研究.pdf

1、光纖聲波傳感器是一種新型聲波探測手段，具有靈敏度高、探測頻帶寬的特點，尤其是全光纖聲波傳感器具有優(yōu)良的耐高溫特性，能在高溫、高壓等特殊環(huán)境下工作。光纖光柵法布里-珀羅（FBG-FP）腔構建的聲敏感單元不僅具有靈敏度高、全光纖與單端探測等優(yōu)點，而且可以實現(xiàn)大陣列復用，是一種全新結構的光纖聲波傳感器。本文采用FBG-FP腔結合芯軸纏繞聲敏感結構，對寬頻帶聲敏感結構、寬頻帶聲波相位解調方法等開展研究，研制的光纖聲波傳感器具有全光纖結構，可應用

2、于高溫、高壓等特殊環(huán)境。本文的主要內容有：
　　1.開展了FBG-FP腔相位特性研究。推導了FBG-FP腔的相位表達式，分析了腔長、光柵反射率等因素對相位特性的影響。依據(jù)干涉條紋可見度函數(shù)，仿真分析光柵的光譜失配、反射率失配以及解調光路的臂差失配對干涉條紋可見度的影響。進而探討了低反射率FBG-FP腔長測量方法，實現(xiàn)了腔長的準確測量，為提高傳感性能奠定了基礎。
　　2.對基于空氣腔芯軸型結構的寬頻帶光纖聲波敏感結構理論模型進

3、行了研究，分析了材料特性和結構參數(shù)對聲敏感頭共振頻率和聲壓靈敏度的影響，提出了改善聲敏感結構共振頻率和聲壓靈敏度的方法。分別設計、制作了四種不同類型的光纖聲敏感結構，并對其頻率特征和聲壓靈敏度進行了測試，實驗結果表明：使用高楊氏模量材料制作芯軸、減輕探頭質量可有效地改善其頻率響應特性：而使用低楊氏模量材料制作彈性筒、減小彈性筒壁厚、增加纏繞光纖的長度可有效提高探頭的聲壓靈敏度。
　　3.提出了一種基于高速相位調制器的寬頻帶光纖聲波