基于斐索干涉儀的光纖位移傳感器的研究.pdf

1、位移測(cè)量技術(shù)是壓力、振動(dòng)、應(yīng)變、加速度、溫度、流量等測(cè)量技術(shù)的基礎(chǔ)。而光纖位移測(cè)量技術(shù)憑借著自身巨大優(yōu)勢(shì)在位移測(cè)量技術(shù)中占重要地位。本課題根據(jù)現(xiàn)階段光纖位移傳感器的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)與分析基于斐索干涉儀的光纖位移傳感器，并基于光纖位移傳感器的原理設(shè)計(jì)了新型光纖聲波振動(dòng)傳感器，具體內(nèi)容有:
　　(1)光纖位移傳感頭的設(shè)計(jì)與分析。本文仿真全固態(tài)光子晶體光纖與常規(guī)通信單模光纖的一些特性參數(shù)，得到全固態(tài)光子晶體光纖具有比較好的準(zhǔn)直效果。為了進(jìn)一

2、步提高光纖位移傳感器測(cè)量位移的范圍，我們提出使用光纖準(zhǔn)直器作為光纖位移傳感頭，并仿真了光纖準(zhǔn)直器出射光的光斑半徑、發(fā)散角與信號(hào)光的耦合損耗與耦合效率，得出采用光纖準(zhǔn)直器作為光纖位移傳感頭可以更好地提高光纖位移傳感器測(cè)量位移的范圍。
　　(2)光纖位移傳感器的信號(hào)分析方法的研究。本文重點(diǎn)研究了光纖位移傳感器的信號(hào)分析方法，包括基于干涉信號(hào)光譜周期變化的分析方法和基于干涉信號(hào)光譜相位變化的分析方法。基于干涉信號(hào)光譜周期變化的分析方法是

3、對(duì)干涉信號(hào)在頻率方面的特性進(jìn)行分析。為了抑制信號(hào)的頻譜泄漏從而提高頻率分辨率，我們提出一種與常用的加窗法與補(bǔ)零法不同信號(hào)處理方法，即通過簡(jiǎn)單地重復(fù)單次采集的干涉信號(hào)的方法?；诟缮嫘盘?hào)光譜相位變化的分析方法是記錄干涉信號(hào)的相位信息，并根據(jù)記錄的相位信息計(jì)算物體的微小位移。
　　(3)光纖位移傳感器的全息檢測(cè)光路的設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)分析。根據(jù)干涉信號(hào)光譜周期變化的分析法和干涉信號(hào)光譜相位變化的分析法設(shè)計(jì)并搭建了全息檢測(cè)光路，并通過理論與實(shí)驗(yàn)

4、驗(yàn)證全息檢測(cè)光路的可行性。本文設(shè)計(jì)的光纖位移傳感器測(cè)量物體的位移范圍為0～60000um。
　　(4)光纖聲波振動(dòng)傳感器的設(shè)計(jì)與分析。根據(jù)光纖位移傳感器的原理設(shè)計(jì)并搭建了采用全固態(tài)光子晶體光纖作為聲波振動(dòng)傳感頭的聲波振動(dòng)傳感器。為了解決偏置點(diǎn)漂移引起探測(cè)到的信號(hào)幅度衰落問題，本文提出一種雙光纖聲波振動(dòng)傳感器。雙光纖聲波振動(dòng)傳感器是通過滿足一定條件的雙光束傳感頭的相互補(bǔ)償來解決信號(hào)幅度衰落問題，并在理論與實(shí)驗(yàn)上論證了雙光纖聲波振動(dòng)傳