光纖光柵逆問題的研究及液體泄漏光纖檢測技術(shù).pdf

1、光纖(光柵)傳感技術(shù)自20世紀(jì)70年代伴隨光纖通信技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來，它是以光波為載體，光纖為媒質(zhì)，感知和傳輸外界被測量信號的新型傳感技術(shù)。當(dāng)今社會已進(jìn)入了以光纖通信技術(shù)為主要特性的信息時代，而光纖(光柵)傳感技術(shù)代表了新一代傳感器的發(fā)展趨勢。 在應(yīng)用物理和工程領(lǐng)域，逆問題是一個很重要的問題。光纖光柵的逆問題，一是從光柵的光譜分析或重建光柵的物理參數(shù)如光柵的周期，長度，折射率調(diào)制深度等；一是從受外場影響的光柵的光譜分析或重

2、建光柵所感應(yīng)的場，特別是非均勻場。這個問題的研究，對光纖光柵性質(zhì)的了解和光纖光柵設(shè)計、優(yōu)化等問題有重大意義。 論文主要內(nèi)容有： 1.概括介紹了光纖光柵的發(fā)展概況、分類、正問題的分析方法、長周期光纖光柵的寫制方法和應(yīng)用現(xiàn)狀、光纖傳感器的發(fā)展和光纖光柵逆問題及其分析方法。 2.利用傳輸矩陣法分析和模擬均勻和非均勻光纖光柵的光譜特性，并分析和模擬均勻和非均勻光纖光柵與均勻和非均勻場之間的相互作用。 3.以均勻光

3、纖光柵為例，介紹常用于光纖光柵逆問題研究的兩種全局優(yōu)化算法：模擬退火算法和進(jìn)化算法的基本概念及用其來解決逆問題的基本思路；并引進(jìn)一種新的算法——ProbabilisticGlobalSearchLausanne(PGSL)算法。 4.利用引進(jìn)的新算法，對光纖光柵的逆問題做了比較系統(tǒng)的分析；建立幾個新模型，設(shè)計了幾種在光纖傳感領(lǐng)域和通信領(lǐng)域有重要使用價值的特殊的光纖光柵。 5.對長周期光纖光柵模式間的耦合進(jìn)行理論分析；數(shù)值

4、模擬長周期光纖光柵多個耦合峰的透射譜，并分析光纖光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)對各個透射峰的影響；初步探索紅外飛秒激光寫制長周期光纖光柵，對其傳感特性進(jìn)行初步實(shí)驗(yàn)研究(合作完成)。 6.設(shè)計了三種基于光纖傳感的新型的液體泄漏檢測技術(shù)：(1)基于光纖耦合器耦合分光比隨周圍介質(zhì)折射率變化而變化的原理的液體泄漏檢測技術(shù)；(2)基于水凝膠的光纖液體泄漏檢測技術(shù)；(3)基于光纖端面反射的液體泄漏檢測技術(shù)。 7.結(jié)合項(xiàng)目，研制開發(fā)了一套新的儲油罐液體