波分-時分復用光纖傳感網絡的多參數測量研究.pdf

1、新一代光纖傳感網絡的發(fā)展趨勢是大容量、長距離和高靈敏度，隨著物聯(lián)網技術的深入發(fā)展，對光纖傳感網絡的大容量的需求顯得更加迫切。大容量光纖傳感網絡包括兩個方面內容，測量的點數多和測量的參數多。2013年，武漢理工大學光纖傳感工程實驗室能夠在線動態(tài)制備無焊點光纖光柵陣列，使得波分/時分復用光纖傳感陣列在大規(guī)模組網過程中存在的損耗大、強度低等問題得到了改善。隨后，又研究了波分/時分光纖傳感網絡的解調儀，實現了對單根光纖上準分布數千個低反射率光纖

2、光柵傳感器的解調，促使波分/時分復用光纖傳感網絡成為發(fā)展大容量光纖傳感網絡最具潛力的方向。在此背景下，研究波分/時分復用光纖傳感網絡的多參數測量的方法成為目前光纖傳感網絡朝著大容量發(fā)展的關鍵問題。
　　本論文主要研究波分/時分復用光纖傳感陣列的多參數測量理論和方法。圍繞基于敏感材料的多參數波分/時分復用光纖傳感陣列存在的問題，對氫氣傳感陣列和濕度、鹽度傳感陣列進行多參數測量研究。研究了基于敏感材料的波分/時分復用光纖傳感陣列的傳感

3、機理、制備工藝及其性能優(yōu)化方法。研究了氫敏、濕敏材料等薄膜制備檢測氫氣濃度、濕度和鹽度的波分/時分復用光纖傳感陣列的方法。在此基礎上研究基于敏感材料的多參數波分/時分復用光纖傳感陣列的性能分析及其測量系統(tǒng)，最終實現在單根光纖上同時對溫度、濕度、氫氣和鹽度等多參數的測量。
　　全文的主要研究內容如下：
　?。?）研究了光纖光柵的耦合模理論和傳感性能，研究了大規(guī)模光纖光柵傳感網絡的制備方法和制備技術，對比分析了光纖光柵傳感網絡的

4、主要復用技術和解調技術。
　?。?）研究了波分/時分復用光纖傳感器的光譜特性和解調電信號特性，仿真并實驗分析了單根光纖上復用不同反射率的光纖光柵時傳感器反射光功率的衰減特性。結合氫敏傳感陣列的響應機理及金屬膜響應機理，研究了波分/時分復用光纖傳感陣列基于Pd金屬膜的氫氣傳感器的制備技術，制備了低反射率光纖光柵氫氣傳感陣列，并驗證和分析了氫氣濃度在0％-3.6%區(qū)間變化時波分/時分光纖氫氣傳感陣列的性能。
　　（3）研究了濕敏

5、材料聚酰亞胺的吸水特性數學模型。基于聚酰亞胺的低反射率光纖光柵濕度傳感模型，研究了波分/時分復用光纖傳感陣列濕度傳感器的制備技術，并采用提拉法制備了低反射率光纖光柵濕度傳感陣列。驗證了相對濕度在23.8%RH-83.4%RH時，濕度傳感器的靈敏度為1.134pm/%RH-1.832pm/%RH，并分析了濕敏薄膜的厚度對濕度傳感器性能的影響。
　?。?）探索了基于波分/時分復用光纖傳感陣列摻雜羰基鐵粉的鹽度傳感器陣列，驗證并分析了鹽