新型長尾式光纖環(huán)鏡傳感技術(shù)研究.pdf

1、干涉型光纖傳感器可檢測出相當(dāng)于光波波長數(shù)量級的距離變化，與其他傳感方法相比，靈敏度更高。光纖環(huán)鏡作為干涉型傳感器的一種，由于結(jié)構(gòu)簡單、調(diào)諧方式靈活，近幾年來得到了廣泛研究和關(guān)注。然而，目前所研究的各種光纖環(huán)鏡均為閉環(huán)形結(jié)構(gòu)及透射式傳感光路，傳感器件在環(huán)中不獨(dú)立，可能會導(dǎo)致遠(yuǎn)距離測量時(shí)的操作不便;閉環(huán)內(nèi)部的干擾產(chǎn)生附加干涉相位差，會對干涉輸出產(chǎn)生影響;透射式光路中，傳感器件兩側(cè)均有光纖，會帶來更多損耗和干擾點(diǎn)。
　　本論文通過對光路

2、結(jié)構(gòu)的改造，將光纖環(huán)鏡的閉環(huán)打開，提出了兩種新型長尾式光纖環(huán)鏡結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)不僅保留了目前光纖環(huán)鏡的傳感優(yōu)勢，還可打破目前光纖環(huán)鏡的局限性，擴(kuò)大了光纖環(huán)鏡傳感的應(yīng)用范圍。
　　本論文主要完成了以下五個(gè)部分的工作:
　　(1)在第一部分中，歸納了各種干涉型光纖傳感器的研究情況，重點(diǎn)總結(jié)了近六年來光纖環(huán)鏡在國內(nèi)外研究中的典型傳感結(jié)構(gòu)和應(yīng)用，為下一步設(shè)計(jì)新型光纖環(huán)鏡傳感結(jié)構(gòu)并進(jìn)行應(yīng)用提供參考。
　　(2)在第二部分中，闡述了光

3、纖中的偏振光學(xué)現(xiàn)象，分析了光纖環(huán)鏡的基本結(jié)構(gòu)并對其中一種高雙折射光纖環(huán)鏡進(jìn)行了建模。在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了兩種新型長尾式光纖環(huán)鏡結(jié)構(gòu)——高雙折射光纖環(huán)長尾式單模光纖環(huán)鏡結(jié)構(gòu)（為敘述方便，以下簡稱A型光纖環(huán)鏡）和單模光纖環(huán)長尾式高雙折射光纖環(huán)鏡結(jié)構(gòu)（以下簡稱B型光纖環(huán)鏡），并對它們分別進(jìn)行建模，推導(dǎo)出相應(yīng)的兩種輸出光譜模型，最后又分別對輸出光譜模型的參數(shù)進(jìn)行了仿真分析。
　　(3)在第三部分中，基于兩種光纖環(huán)鏡的理論仿真分析，分別搭建這兩

4、種光纖環(huán)鏡的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，進(jìn)行輸出光譜特性實(shí)驗(yàn)。其中分別進(jìn)行了系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和相應(yīng)PC機(jī)遠(yuǎn)程控制光譜儀，并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理的軟件設(shè)計(jì)。最后將實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論仿真結(jié)果進(jìn)行對比分析，從而全面掌握了兩種長尾式光纖環(huán)鏡的光譜特性，為光纖環(huán)鏡的應(yīng)用提供基礎(chǔ)。
　　(4)在第四部分中，基于其中一種長尾式光纖環(huán)鏡——B型光纖環(huán)鏡的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了一套溫度測量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，其中包括了對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和相應(yīng)的PC機(jī)數(shù)據(jù)處理和溫度計(jì)算軟件的設(shè)計(jì)。還分析了測溫實(shí)