基于多模干涉和F-P干涉的光纖傳感器實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在高度信息化的當(dāng)代社會(huì)，用于獲取信息的傳感器，得到了人們極大地關(guān)注。光纖傳感技術(shù)是一種新型傳感器技術(shù)，以其穩(wěn)定性好、免電磁干擾、便于遠(yuǎn)程測(cè)量等優(yōu)勢(shì)，自誕生之日起，就受到了各國(guó)研究者的重視，廣泛應(yīng)用于國(guó)防軍事、能源環(huán)保、生物醫(yī)學(xué)、航空航天等領(lǐng)域。
　　作為其中的一種，光纖干涉型傳感器由于采用干涉測(cè)量技術(shù)對(duì)相位調(diào)制進(jìn)行解調(diào)而具有極高的分辨率和檢測(cè)靈敏度，被廣泛應(yīng)用于各種參量的傳感測(cè)量，具有廣闊的發(fā)展前景。本文著重對(duì)多模干涉型和F-P干

2、涉型這兩類光纖干涉型傳感器進(jìn)行了理論與實(shí)驗(yàn)研究。主要內(nèi)容如下：
　　1.簡(jiǎn)單介紹了光纖傳感器的基本原理和分類，對(duì)四類干涉型傳感器作了詳細(xì)論述，總結(jié)了多模干涉型光纖傳感器和F-P干涉型光纖傳感器的研究現(xiàn)狀，最后分析了干涉型傳感器在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題。
　　2.詳細(xì)論述了光纖相位調(diào)制機(jī)理。描述了基于多模干涉效應(yīng)的單模-多模-單模(SMS)結(jié)構(gòu)的干涉模式和光纖F-P干涉型傳感器的多光束干涉原理，并分別利用BPM軟件和Matlab

3、軟件對(duì)其進(jìn)行了仿真研究，為后續(xù)研究提供了理論基礎(chǔ)。
　　3.利用芯徑分別為50μm和60μm的同長(zhǎng)度多模光纖研制出SMS與FBG級(jí)聯(lián)傳感器，并對(duì)該結(jié)構(gòu)中的多模光纖進(jìn)行腐蝕，從實(shí)驗(yàn)上對(duì)兩種傳感器的溫度和折射率傳感特性進(jìn)行了對(duì)比研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于同一多模光纖，腐蝕后SMS結(jié)構(gòu)的溫度靈敏度基本不變，折射率靈敏度大大提高。腐蝕后，芯徑50μm和60μm的SMS結(jié)構(gòu)溫度靈敏度分別為0.095nm/℃和0.127nm/℃；折射率靈敏度分

4、別為61.96nm/RIU和128.11nm/RIU，說明腐蝕后，大芯徑多模光纖SMS結(jié)構(gòu)的折射率和溫度靈敏度都有所提高。特別值得一提的，腐蝕后60μm的SMS結(jié)構(gòu)的折射率靈敏度提高到50μm的SMS結(jié)構(gòu)的兩倍。SMS與FBG的級(jí)聯(lián)可實(shí)現(xiàn)溫度和折射率的同時(shí)測(cè)量。
　　4.采用腐蝕法制作新型光纖F-P傳感探頭，詳細(xì)討論了制作工藝(包括多模光纖端面的腐蝕工藝、單模光纖與腐蝕過的多模光纖的熔接工藝)，在大量實(shí)驗(yàn)總結(jié)的優(yōu)化工藝指導(dǎo)下，制作