基于光纖傳感技術(shù)的液體溶液濃度測量關(guān)鍵問題研究.pdf

1、論文提出了利用光纖布喇格光柵（fiber Bragg gating-FBG）傳感技術(shù)對液體溶液濃度進行測量的方法，并對其中的一些關(guān)鍵問題進行了相關(guān)研究。FBG傳感器體積小、靈敏度高、動態(tài)范圍大等特點非常適用于液體溶液光聲信號的檢測。
　　 針對弱吸收溶液在單光束圓柱形液體光聲池中光吸收率低的問題，設(shè)計了兩種液體溶液長程光吸收結(jié)構(gòu)的光聲池：平行多光束長程光吸收光聲池和多角星形長程光吸收光聲池，并建立了相應(yīng)的波動方程模型。計算仿真證

2、明，平行多光束長程光吸收光聲池的設(shè)計有效提高了光吸收率，在光聲池內(nèi)產(chǎn)生的平面聲波不隨傳播距離衰減，此光聲池所產(chǎn)生的光聲信號強度是同尺寸單光束光聲池的數(shù)百倍。論文還討論了光聲池的池壁厚度、光源調(diào)制頻率等參數(shù)對光聲池性能的影響，為液體光聲池的設(shè)計提供了理論依據(jù)。
　　 針對裸光纖布喇格光柵水聲傳感器靈敏度低的弱點，論文提出了一種帶靜水壓補償?shù)耐仆焓綇椥阅て現(xiàn)BG水聲傳感探頭。通過計算仿真和初步實驗證明，這種結(jié)構(gòu)的傳感器探頭靈敏度是裸

3、光纖布喇格光柵傳感器探頭靈敏度的1600倍，且具有較大的動態(tài)范圍。此外，這種傳感探頭還具有靜水壓補償能力，且對環(huán)境溫度變化不敏感。
　　 針對FBG水聲傳感信號解調(diào)的需求，論文提出了差分匹配FBG自解調(diào)方法。該方法不僅具有很高的解調(diào)分辨率，還可以對環(huán)境溫度的變化進行補償，解決了FBG傳感器對溫度和應(yīng)力的交叉敏感性問題。論文給出了該方法的光路連接拓撲結(jié)構(gòu)——兩次反射式差分匹配FBG自解調(diào)結(jié)構(gòu)。差分匹配的FBG自解調(diào)方法具有無需機械