兩種雙光束干涉型光纖傳感器的研究.pdf

1、傳感器技術是測量技術、半導體技術、計算機技術、信息處理技術、微電子學、光學、聲學、精密儀器、仿生學和材料科學等眾多學科相互交叉的綜合型和高新技術密集型前沿技術之一，是現(xiàn)代新技術革命和信息社會的重要基礎，是自動檢測和自動控制技術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、微電子學、精密機械和計算機等學科于一體的高新技術，這就注定它是一門技術難度大，協(xié)作配套廣的知識密集型產(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)成為當務之急。 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)狀及應用情況。在此基礎上，利用相位調(diào)制法設計了基于全光纖Mach-Zehnder干涉儀的溫度和電壓傳感裝置，對Mach-Zehnder干涉儀進行了實驗研究，實驗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系，采用波長定標的方法，當溫度在26℃-80℃的區(qū)間變化時，得出了干涉譜線中某一特定波長的移動與外加溫度的關系，得到了0.957nm波長調(diào)節(jié)范圍，對應干涉儀相位改變約4π，線性擬合度達到0.972。理論與實驗得到較好的吻和。 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)外側焊有電極。當有直流電壓加到其上時，壓電陶瓷會在縱向伸長，帶動其

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。通過實驗定標，當我們觀察到條紋移動了多少，就能反過來推知電壓的大小。 PZT的驅動電源為直流穩(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，得出了一些重要結論。隨后，給出了兩種光纖干涉儀的應用例子。 本論文詳細介紹了國內(nèi)外光纖傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀，研究設計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、結構緊湊、靈敏度高等特點，可用于光纖通訊和光纖傳感領域。 本文實驗結果表明，文章設計的傳感器結構非常簡單、靈敏度卻較高、