基于多模干涉和F-P干涉的光纖傳感器實驗研究.pdf

1、在高度信息化的當(dāng)代社會，用于獲取信息的傳感器，得到了人們極大地關(guān)注。光纖傳感技術(shù)是一種新型傳感器技術(shù)，以其穩(wěn)定性好、免電磁干擾、便于遠程測量等優(yōu)勢，自誕生之日起，就受到了各國研究者的重視，廣泛應(yīng)用于國防軍事、能源環(huán)保、生物醫(yī)學(xué)、航空航天等領(lǐng)域。
　　作為其中的一種，光纖干涉型傳感器由于采用干涉測量技術(shù)對相位調(diào)制進行解調(diào)而具有極高的分辨率和檢測靈敏度，被廣泛應(yīng)用于各種參量的傳感測量，具有廣闊的發(fā)展前景。本文著重對多模干涉型和F-P干

2、涉型這兩類光纖干涉型傳感器進行了理論與實驗研究。主要內(nèi)容如下：
　　1.簡單介紹了光纖傳感器的基本原理和分類，對四類干涉型傳感器作了詳細論述，總結(jié)了多模干涉型光纖傳感器和F-P干涉型光纖傳感器的研究現(xiàn)狀，最后分析了干涉型傳感器在實際應(yīng)用中存在的問題。
　　2.詳細論述了光纖相位調(diào)制機理。描述了基于多模干涉效應(yīng)的單模-多模-單模(SMS)結(jié)構(gòu)的干涉模式和光纖F-P干涉型傳感器的多光束干涉原理，并分別利用BPM軟件和Matlab

3、軟件對其進行了仿真研究，為后續(xù)研究提供了理論基礎(chǔ)。
　　3.利用芯徑分別為50μm和60μm的同長度多模光纖研制出SMS與FBG級聯(lián)傳感器，并對該結(jié)構(gòu)中的多模光纖進行腐蝕，從實驗上對兩種傳感器的溫度和折射率傳感特性進行了對比研究。實驗結(jié)果表明，對于同一多模光纖，腐蝕后SMS結(jié)構(gòu)的溫度靈敏度基本不變，折射率靈敏度大大提高。腐蝕后，芯徑50μm和60μm的SMS結(jié)構(gòu)溫度靈敏度分別為0.095nm/℃和0.127nm/℃；折射率靈敏度分

4、別為61.96nm/RIU和128.11nm/RIU，說明腐蝕后，大芯徑多模光纖SMS結(jié)構(gòu)的折射率和溫度靈敏度都有所提高。特別值得一提的，腐蝕后60μm的SMS結(jié)構(gòu)的折射率靈敏度提高到50μm的SMS結(jié)構(gòu)的兩倍。SMS與FBG的級聯(lián)可實現(xiàn)溫度和折射率的同時測量。
　　4.采用腐蝕法制作新型光纖F-P傳感探頭，詳細討論了制作工藝(包括多模光纖端面的腐蝕工藝、單模光纖與腐蝕過的多模光纖的熔接工藝)，在大量實驗總結(jié)的優(yōu)化工藝指導(dǎo)下，制作