基于球形結構的干涉型光纖傳感器研究.pdf

1、隨著光纖通信技術的逐漸發(fā)展，光纖傳感器越來越受到人們的重視。同時，由于其抗電磁干擾能力強、靈敏度高、成本低、體積小等特點，在諸多領域都得到了廣泛應用。近年來，光纖傳感器正朝著實時化、高精度、網絡化的方向發(fā)展。同時，研究方向更側重于通過新技術來提高傳感器性能以及利用不同的傳感元件設計出新型的傳感結構。
　　本文過對光纖光柵傳感器和干涉型傳感器進行研究的同時緊隨其發(fā)展趨勢，采用多種傳感元件如光纖布拉格光柵、多模光纖等，設計并制作出可以

2、實現雙參量同時測量的新型傳感結構。本文的主要內容包括：
　　1.概括了光纖傳感器的研究背景及意義，分類特點和發(fā)展趨勢。在此基礎上列舉了幾種常見的干涉型傳感器，詳細介紹了偏芯結構、錐形結構和纖芯失配結構傳感器的發(fā)展現狀。
　　2.詳細闡述了光纖布拉格光柵和干涉型傳感器的傳感原理。
　　3.設計并制作出一種MZ干涉結構級聯光纖布拉格光柵(FBG)的傳感器，MZ干涉結構由兩個球形結構組成。由于MZ干涉峰Dip1和光纖布拉格光

3、柵透射峰FBGDip對溫度、折射率和液位有不同的敏感特性，利用敏感矩陣可以實現雙參量同時測量。另外，通過實驗研究了不同結構參數對傳感結構透射譜和靈敏度的影響。實驗發(fā)現，Dip1對溫度、折射率和液位變化都敏感，靈敏度分別為0.07245nm/℃，87.65nm/RIU，-0.029714nm/mm；FBGDip只對溫度變化敏感，靈敏度為0.00989nm/℃。此傳感結構溫度、折射率和液位測量的分辨率為1.00℃、0.095％RIU和2.8

4、0mm。
　　4.設計并制作出一種光纖布拉格光柵級聯MZ干涉結構的傳感器，MZ干涉結構由偏芯結構和球形結構組成。實驗選取MZ干涉結構的干涉峰Dip1和光纖布拉格光柵的透射峰 FBGDip進行測量。實驗得出，干涉峰和透射峰對溫度和折射率有不同的靈敏系數，可實現雙參量同時測量。干涉峰Dip1的溫度和折射率靈敏度分別為0.07175nm/℃，-91.76667nm/RIU。透射峰FBGDip只對溫度變化敏感，靈敏度為0.00909nm/

5、℃。該結構溫度、折射率分辨率為0.99℃，0.097%RIU。
　　5.設計并制作出一種拉錐結構級聯球形結構的光纖傳感器，拉錐結構和球形結構都使用多模光纖進行制作。實驗選取干涉峰Dip1和Dip2進行溫度和磁場強度的測量。實驗得出Dip1只對溫度變化敏感，是纖芯與纖芯模式干涉形成的，溫度靈敏度為0.08292nm/℃；Dip2對溫度和磁場強度變化都敏感，是纖芯與包層模式干涉形成的，靈敏度分別為0.05063nm/℃，-0.169n