光纖MEMS法布里-珀羅傳感器解調(diào)方法研究.pdf

1、光纖MEMS法珀傳感器，既具有光纖傳感技術(shù)精度高，帶寬大，抗電磁干擾能力強等優(yōu)點，又具備了MEMS工藝體積小，易批量生產(chǎn)的優(yōu)勢，在工業(yè)，農(nóng)業(yè)，軍事等領(lǐng)域的應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、壓力等關(guān)鍵參量的測量上都有著廣泛的應(yīng)用前景。本課題主要針對高靈敏度膜片式光纖法珀聲壓傳感器的解調(diào)方法展開研究。
　　本論文針對膜片式光纖法珀腔的結(jié)構(gòu)，討論了其與標(biāo)準(zhǔn)法珀腔光譜特性的不同。重點分析了空氣腔傳輸損耗以及薄膜傾斜損耗對于反射條紋最大強度以及對比度的影響

2、，并與實驗測試的結(jié)果比對，符合良好。利用該分析結(jié)果優(yōu)化了在制作法珀傳感探頭時對于初始腔長和端面反射率的選擇。
　　研究并分析了強度解調(diào)法對于微小腔長變化的靈敏度與測量的動態(tài)范圍。本論文利用光纖光柵作為窄帶濾光器，分別研究了自補償式以及雙波長式解調(diào)法。由于反射光中心波長在 C波段的光纖光柵很容易獲得，因此大大提高了系統(tǒng)的靈活性。完成了解調(diào)系統(tǒng)的光路設(shè)計，硬件電路設(shè)計及制作以及軟件的調(diào)試。利用納米位移平臺模擬法珀腔腔長變化，單獨對解調(diào)

3、系統(tǒng)進行了測試，分析了補償光路的引進對于傳感器信噪比的提高。實驗結(jié)果表明，本系統(tǒng)能夠解調(diào)0-300nm范圍內(nèi)的腔長變化，電壓靈敏度約為2mv/nm，同時具有很好的輸出線性度。
　　采用本強度解調(diào)系統(tǒng)對實驗室自制的高靈敏度法珀聲壓傳感器進行解調(diào)，并利用高精度傳聲器作為標(biāo)準(zhǔn)對系統(tǒng)進行性能分析。結(jié)果表明，本解調(diào)系統(tǒng)對于1kHz下的強度漸變的聲音信號，輸出具有良好的線性度，聲壓靈敏度為-23.89dB(0dB=1V/Pa)。經(jīng)頻響測試，對