基于光纖錐結(jié)構(gòu)的干涉型傳感器研究.pdf

1、隨著光纖傳感技術(shù)日益成熟，基于模間干涉的光纖傳感器以其簡單結(jié)構(gòu)、靈活設(shè)計(jì)、高靈敏、強(qiáng)環(huán)境適應(yīng)能力等優(yōu)勢，逐漸成為研究的熱點(diǎn)，在民用、醫(yī)藥、生產(chǎn)等領(lǐng)域中具有十分重要的研究意義和廣闊的應(yīng)用前景。
　　本文基于模間干涉的原理，設(shè)計(jì)了結(jié)構(gòu)新穎的干涉型光纖傳感器，并分別從理論和實(shí)驗(yàn)兩個(gè)方面分析了干涉的形成及對外界多參量的靈敏特性，主要研究內(nèi)容如下：
　　(1)基于模間干涉原理，設(shè)計(jì)了一種光纖錐結(jié)構(gòu)級聯(lián)多模光纖的雙參量傳感器。當(dāng)外界環(huán)境

2、變化時(shí)，纖芯模式和不同階包層模式間干涉形成的干涉谷特征波長漂移量不同。選取兩個(gè)干涉谷作為觀測記錄點(diǎn)，利用雙波長矩陣，實(shí)現(xiàn)了溫度、液位的同時(shí)測量。
　　(2)利用設(shè)計(jì)的光纖錐級聯(lián)多模光纖的傳感器實(shí)現(xiàn)了對外界磁場強(qiáng)度的測量。將該傳感結(jié)構(gòu)浸沒在磁流體環(huán)境中，利用磁流體的可調(diào)折射率特性，結(jié)合不同磁場強(qiáng)度下透射譜的變化，實(shí)現(xiàn)對磁場強(qiáng)度的測量。實(shí)驗(yàn)測得，在0-20mT的磁場強(qiáng)度范圍內(nèi)，特征波長隨磁場強(qiáng)度的改變線性度良好。在0-12mT的磁場范

3、圍內(nèi)，透射功率改變與磁場強(qiáng)度變化呈線性,在12-20mT范圍內(nèi)，透射功率變化逐漸減小，最后趨于穩(wěn)定。
　　(3)基于模間干涉儀和FBG的傳感特性，提出了基于二者級聯(lián)的雙參量傳感器。模間干涉部分是光纖錐級聯(lián)球結(jié)構(gòu)而成。當(dāng)外界環(huán)境變化，利用干涉谷和FBG透射谷波長不同的漂移量，可實(shí)現(xiàn)溫度及液位(折射率)的同時(shí)測量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明波長漂移與外界參量改變呈良好的線性關(guān)系,并有較高的靈敏度特性。
　　(4)將上述光纖錐級聯(lián)球結(jié)構(gòu)的干涉儀