雙折射光纖SAGNAC環(huán)鏡相位壓縮光纖傳感器的研究.pdf

1、20世紀(jì)70年代，光纖傳感技術(shù)迅速發(fā)展起來(lái)。它以光波為載體，光纖為媒質(zhì)，感知和傳輸外界被測(cè)信號(hào)。光纖傳感器是以光波為載體、光纖為介質(zhì)的新型傳感器，具有一系列獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，已在許多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 在各種光纖傳感器中，光纖干涉型傳感器以其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)和較高的靈敏度在實(shí)驗(yàn)研究、實(shí)際應(yīng)用中占據(jù)了較高的位置。光纖塞格納克(Sagnac)干涉儀因?yàn)槠錁O高的靈敏度也已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，尤其基于Sagnac干涉儀設(shè)計(jì)的光纖陀螺儀已經(jīng)成為軍事

2、和商業(yè)應(yīng)用最為成功的干涉型傳感器件。 本文首先概括介紹了光纖傳感器的誕生、發(fā)展及應(yīng)用，并詳細(xì)闡述了壓電陶瓷(PZT)的光纖相位調(diào)制原理和Sagnac效應(yīng)光相位調(diào)制原理，并對(duì)光相位調(diào)制原理和系統(tǒng)的工作原理進(jìn)行了公式推導(dǎo)。組建了基于Sagnac結(jié)構(gòu)光纖微分干涉儀實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象表明，相位差的最大限度與調(diào)制電壓幅度和頻率成正比，輸出光的光強(qiáng)是周期變化的余弦波，輸出光強(qiáng)的幅值與最大位相差即信號(hào)電壓的幅度和頻率成正比。 其次對(duì)雙

3、折射效應(yīng)進(jìn)行了分析推導(dǎo)，得到波長(zhǎng)變化和相位變化有對(duì)應(yīng)關(guān)系。并基于理論分析設(shè)計(jì)了雙折射Sagnac光纖環(huán)鏡相位壓縮光纖傳感器實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有線性范圍廣、靈敏度高、對(duì)緩變的溫度等環(huán)境因素不敏感等特點(diǎn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，改變雙折射光纖的長(zhǎng)度，可以使在待測(cè)光波長(zhǎng)的變化范圍內(nèi)引起的相位變化在干涉圖樣同一周期的一段線性范圍內(nèi)。 最后采用偉福S51單片機(jī)——P87C52(Philips)和模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADC0809設(shè)計(jì)模數(shù)