基于緊湊型光程掃描器光纖傳感解調(diào)系統(tǒng)的研究.pdf

1、隨著光纖通信技術(shù)的發(fā)展，光纖傳感器以其體積小、不受電磁干擾、絕緣性能高、防爆性能好、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，在石油石化、土木工程、航空航天、電力、醫(yī)療、船舶工業(yè)等領(lǐng)域而得到日益廣泛的應(yīng)用，成為傳感領(lǐng)域內(nèi)發(fā)展較快的技術(shù)之一。其中，光纖法布里-珀羅傳感器和光纖布喇格光柵傳感器是光纖傳感器的典型代表，兩者各有所長(zhǎng)，均得到了廣泛的應(yīng)用。本文在對(duì)光纖法布里-珀羅傳感器和光纖布喇格光柵傳感器的工作原理及其現(xiàn)有解調(diào)技術(shù)深入研究的基礎(chǔ)上，從白光干涉解調(diào)系統(tǒng)出發(fā)，

2、提出一種新穎的光學(xué)設(shè)備--緊湊型光程掃描器，并基于這種光學(xué)設(shè)備組建兩種傳感器的解調(diào)系統(tǒng)。跟其它同種功能的解調(diào)裝置相比，本文提出的緊湊型光程掃描器采用非機(jī)械式掃描方式，便于光纖接入，且具有價(jià)格便宜、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
　　 全文主要的研究工作如下：
　　 1）提出了緊湊型光程掃描器（Compact optical path scanner，COPS）的設(shè)計(jì)方法。傳統(tǒng)的光程掃描器一般都是通過(guò)機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)的，其光路結(jié)構(gòu)較

3、為復(fù)雜、體積大，且價(jià)格昂貴。而本文提出的COPS，是通過(guò)改變液體溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，液體的體積隨溫度變化是線(xiàn)性的、非機(jī)械的，而且這種COPS體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗干擾能力強(qiáng)。
　　 2）搭建了CO2激光焊接裝置。對(duì)于光纖和石英管的固定，常用的方法是用膠體將兩者粘合在一起，然而膠體的熱膨脹系數(shù)等物理特性和石英有很大的區(qū)別，因此，難以保證粘合后器件長(zhǎng)期工作的穩(wěn)定性。本文設(shè)計(jì)出一套焊接裝置能夠用CO2激光器將光纖和石英管很好的焊接在一起，石英

4、管和光纖是同種材質(zhì)，它們的各項(xiàng)物理特性都相同，因此能夠大大提高COPS的穩(wěn)定性。并且，這種焊接工藝還能夠應(yīng)用于光纖F-P傳感器的制作，也能夠大大提高F-P傳感器的穩(wěn)定性和可重復(fù)性。
　　 3）構(gòu)建了基于COPS的白光干涉解調(diào)系統(tǒng)。將COPS用于白光干涉解調(diào)系統(tǒng)，并將該解調(diào)系統(tǒng)用于溫度和應(yīng)變解調(diào)。根據(jù)本研究的實(shí)驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明該系統(tǒng)在傳感探頭的光程差從410～460 um，共50 um范圍內(nèi)變化時(shí)，COPS-WLI解調(diào)系統(tǒng)的測(cè)量精度約為