基于光纖光柵和MZ干涉儀的全光纖傳感器研究.pdf

1、光纖傳感器具有優(yōu)良的傳感特性：體積小、重量輕、成本低、抗電磁干擾等。其中，光纖光柵是應(yīng)用比較廣泛的器件；而光纖干涉?zhèn)鞲衅饕惨蚓哂休^高靈敏度等優(yōu)點(diǎn)成為一個(gè)研究熱點(diǎn)。
　　本論文緊密貼合光纖傳感器發(fā)展趨勢(shì)，在對(duì)光纖光柵傳感器和光纖干涉?zhèn)鞲衅鞯难芯炕A(chǔ)上，以混合級(jí)聯(lián)式光纖傳感器為切入點(diǎn)，主要進(jìn)行如下幾個(gè)方面的研究：
　　1.基于長周期光纖光柵和偏芯結(jié)構(gòu)的MZ干涉儀的傳感原理，設(shè)計(jì)了一種長周期光纖光柵和偏芯結(jié)構(gòu)級(jí)聯(lián)的傳感器，長周期光

2、纖光柵透射峰和MZ干涉譜特征波長對(duì)溫度和折射率具有不同的靈敏度系數(shù)。實(shí)驗(yàn)中選取系統(tǒng)透射譜中的兩個(gè)波谷(Dip1、Dip2)進(jìn)行測(cè)量，得到其對(duì)溫度的靈敏度分別為0.0607nm/℃、0.0563nm/℃；折射率靈敏度分別為-55.06nm/RIU、-18.025nm/RIU，利用敏感矩陣實(shí)現(xiàn)了溫度和折射率的同時(shí)測(cè)量。同時(shí)得到溫度和折射率測(cè)量的分辨率分別為0.32℃和0.05％RIU。
　　2.基于光纖布拉格光柵和MZ干涉儀的傳感特性

3、，設(shè)計(jì)了一種光纖布拉格光柵和花生錐與偏芯結(jié)構(gòu)結(jié)合的MZ干涉儀級(jí)聯(lián)的光纖傳感器。光纖布拉格光柵透射峰(dip1)與MZ干涉儀的干涉峰(dip2)對(duì)溫度和折射率具有不同的靈敏度系數(shù)，對(duì)溫度的靈敏度分別為0.01228nm/℃、0.08329nm/℃；dip1對(duì)折射率變化不敏感，dip2的折射率靈敏度為-26.965nm/RIU，利用敏感矩陣實(shí)現(xiàn)了溫度和折射率的同時(shí)測(cè)量。該級(jí)聯(lián)式傳感結(jié)構(gòu)的溫度和折射率測(cè)量的分辨率分別為0.81℃和0.2％RI

4、U。
　　3.基于MZ干涉儀和光纖布拉格光柵的傳感特性，設(shè)計(jì)了一種花生錐結(jié)構(gòu)的MZ干涉儀和光纖布拉格光柵級(jí)聯(lián)的光纖傳感器。MZ干涉儀的干涉峰(dip1)與FBG透射峰(FBGdip)與對(duì)溫度和微位移的靈敏性均不同，實(shí)驗(yàn)測(cè)得的溫度靈敏度分別為0.0909nm/℃、0.0121nm/℃；微位移靈敏度分別為-0.0233nm/μm、0.0122nm/μm，從而利用敏感矩陣實(shí)現(xiàn)了溫度和微位移的同時(shí)測(cè)量。得到所設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的溫度和微位移測(cè)量的分