基于Labview的錯位光纖溫度傳感器設(shè)計研究.pdf

1、相比于傳統(tǒng)傳感技術(shù)，光纖傳感器因其質(zhì)量輕、空間體積小、抗電磁干擾能力優(yōu)異、具有較長的壽命、易于遙感等優(yōu)點而備受人們青睞。隨著光纖傳感技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于石油、電力、醫(yī)療、航天等領(lǐng)域，至今光纖傳感器可測的物理量已多達70多種?，F(xiàn)階段學者們的研究主要集中在光纖傳感器系統(tǒng)的多參數(shù)測量設(shè)計、傳感器靈敏度和穩(wěn)定性的提高、新型的傳感器結(jié)構(gòu)研究等方向。在本文里主要提出了兩種基于單模(SMF)錯位光纖的溫度傳感系統(tǒng)，圍繞如何提高該測溫系統(tǒng)的測

2、量精準度和靈敏度等性能問題，深入研究了錯位光纖傳感器測溫系統(tǒng)。
　　本研究闡述了光纖溫度傳感器的技術(shù)背景和近代發(fā)展，對光的模間干涉技術(shù)做了詳細介紹?；谶@一干涉理論提出了一種馬赫增德爾干涉型單模錯位光纖溫度傳感器，從理論上詳細分析了其錯位結(jié)構(gòu)和傳感原理。該傳感器的主要特點是，使用錯位熔接技術(shù)將一小段SMF錯位熔接于兩段SMF之間，纖芯中一部分光耦合到光纖包層中，由于溫度對光纖包層和纖芯的折射率影響大小不同，導致輸出光譜的波長會跟隨

3、著傳感器的環(huán)境溫度改變而發(fā)生漂移，因此，可以解調(diào)光的干涉輸出來計算出當前溫度。接著著重闡述了單模錯位光纖的制備過程，采用對比的方式確定實驗中所使用的單模錯位光纖的參數(shù)，為系統(tǒng)設(shè)計提供了理論參數(shù)和實驗依據(jù)。在錯位光纖的基礎(chǔ)上，提出了一種帶法拉第旋鏡結(jié)構(gòu)的高靈敏度光纖溫度傳感系統(tǒng)。該旋鏡的主要作用是提高溫度傳感器的靈敏度以及保證輸出光的偏振態(tài)穩(wěn)定性。根據(jù)干涉原理，本文理論分析了該溫度傳感器的光譜波長隨溫度變化的規(guī)律。實驗測量結(jié)果表明，在15

4、39.421539.42nm-1553.90nm的波長范圍內(nèi)，溫度從47℃-63℃變化，該傳感器的靈敏度和功率變化分別為0.89039nm/℃和2.257dB/℃。針對光纖干涉測量方法解調(diào)復雜和對光源穩(wěn)定性要求高等問題，提出了一種基于錯位光纖的衰蕩腔測溫系統(tǒng)。當環(huán)形衰蕩腔腔內(nèi)光的衰減系數(shù)一定時，衰蕩輸出會呈指數(shù)衰減。利用這一特性，可將錯位光纖結(jié)構(gòu)置于環(huán)形腔內(nèi)，通過改變環(huán)境溫度調(diào)節(jié)腔內(nèi)衰減系數(shù)，從而分析衰蕩波形并計算出當前溫度。另外實驗數(shù)