兩種雙光束干涉型光纖傳感器的研究.pdf

1、傳感器技術(shù)是測量技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息處理技術(shù)、微電子學(xué)、光學(xué)、聲學(xué)、精密儀器、仿生學(xué)和材料科學(xué)等眾多學(xué)科相互交叉的綜合型和高新技術(shù)密集型前沿技術(shù)之一，是現(xiàn)代新技術(shù)革命和信息社會(huì)的重要基礎(chǔ)，是自動(dòng)檢測和自動(dòng)控制技術(shù)不可缺少的重要組成部分。目前，傳感器已成為國民生活不可缺少的重要組成部分。光纖傳感是融纖維光學(xué)、微電子學(xué)、精密機(jī)械和計(jì)算機(jī)等學(xué)科于一體的高新技術(shù)，這就注定它是一門技術(shù)難度大，協(xié)作配套廣的知識(shí)密集型產(chǎn)業(yè)。故對其理論的

2、深層次研究和新原理光纖傳感器的開發(fā)成為當(dāng)務(wù)之急。 文章閘述了相位調(diào)制型光纖傳感器的基本原理，光纖邁克爾遜和馬赫-澤德爾干涉儀的基本原理，以及光纖邁克爾遜和馬赫-澤德爾干涉儀的研究現(xiàn)狀及應(yīng)用情況。在此基礎(chǔ)上，利用相位調(diào)制法設(shè)計(jì)了基于全光纖Mach-Zehnder干涉儀的溫度和電壓傳感裝置，對Mach-Zehnder干涉儀進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)中通過改變測量臂溫度(改變壓電陶瓷兩邊的電壓)的方法改變Mach-Zehnder干涉儀的臂長

3、差，研究了外加溫度與干涉儀光譜的輸出關(guān)系，采用波長定標(biāo)的方法，當(dāng)溫度在26℃-80℃的區(qū)間變化時(shí)，得出了干涉譜線中某一特定波長的移動(dòng)與外加溫度的關(guān)系，得到了0.957nm波長調(diào)節(jié)范圍，對應(yīng)干涉儀相位改變約4π，線性擬合度達(dá)到0.972。理論與實(shí)驗(yàn)得到較好的吻和。 研究了M-Z干涉儀的電壓傳感原理：將M-Z干涉儀的傳感臂粘貼到一圓筒狀的壓電陶瓷上，該壓電陶瓷圓筒的內(nèi)外側(cè)焊有電極。當(dāng)有直流電壓加到其上時(shí)，壓電陶瓷會(huì)在縱向伸長，帶動(dòng)其

4、上的光纖長度發(fā)生變化，從而引起干涉儀兩臂的長度差別產(chǎn)生變化，使干涉條紋發(fā)生移動(dòng)。通過實(shí)驗(yàn)定標(biāo)，當(dāng)我們觀察到條紋移動(dòng)了多少，就能反過來推知電壓的大小。 PZT的驅(qū)動(dòng)電源為直流穩(wěn)壓電源，電壓范圍為：-28.7-28.7伏特。擬合線性度為0.9991；調(diào)諧的范圍是2.18nm(相當(dāng)于整體平移了1.95π)，所以調(diào)諧靈敏度為O.038nm/Volt。 在第4章，詳細(xì)地對光纖Mach-Zehnder干涉儀和Micheson干涉儀做

5、了數(shù)值研究，得出了一些重要結(jié)論。隨后，給出了兩種光纖干涉儀的應(yīng)用例子。 本論文詳細(xì)介紹了國內(nèi)外光纖傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀，研究設(shè)計(jì)了一種基于全光纖馬赫-澤德爾(Mach-Zehnder)干涉儀的相位調(diào)制型光纖傳感器。全光纖的Mach-Zehnder干涉儀是一種重要的干涉器件，因其具有干涉現(xiàn)象、體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、靈敏度高等特點(diǎn)，可用于光纖通訊和光纖傳感領(lǐng)域。 本文實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，文章設(shè)計(jì)的傳感器結(jié)構(gòu)非常簡單、靈敏度卻較高、