高双折射光纤光栅扭转特性研究
本文关键词:高双折射光纤光栅扭转特性研究 出处:《燕山大学》2015年硕士论文 论文类型:学位论文
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【摘要】:高双折射光纤光栅同时具有光纤光栅和高双折射光纤的性质,作为扭转传感器件,其测量范围大,抗干扰性强等优点,对研究各种机械传动系统的动态特性及解决高温、及有爆炸危险和有强电磁干扰等恶劣环境下的非接触扭矩可靠测量问题,具有一定的科学指导意义,本文提出一种可埋入工程材料的传感器结构,并对高双折射光纤光栅的扭转特性进行分析,具体内容如下首先,阐述了课题的研究背景及意义,介绍了光纤光栅传感技术的发展和应用,以及光纤光栅扭转传感技术的研究现状。其次对反向耦合模理论以及前向耦合模理论基本原理进行描述,将前向耦合模理论与反向耦合模理论结合对高双折射光纤光栅进行数学建模,并用仿真软件进行仿真,得到高双折射光纤光栅反射光谱,并用矩阵传输法对比验证,随着扭转角度增加反射谱同时发生变化,分别从光纤光栅、高双折射光纤角度出发,对特征根进行解析,得到中心波长以及波峰反射率与扭转角度之间的关系曲线。最后,针对高双折射光纤光栅扭转特性,设计并搭建出高双折射光纤光栅扭转实验系统,将得到的实验数据曲线图与理论曲线图进行对比,验证了耦合模理论分析的正确性。
[Abstract]:High birefringence fiber grating with optical fiber grating and high birefringence fiber properties, as a torsion sensor, which has the advantages of large measuring range, strong anti-interference, and high temperature dynamic characteristics of various mechanical transmission systems, and the risk of explosion and non contact torque measurement and reliable strong electromagnetic interference and other adverse problems under the environment, has certain scientific significance, this paper proposes a kind of embedded engineering materials and sensor structure, characteristic of twisted high birefringence fiber grating is analyzed, the specific contents are as follows: firstly, it elaborates the research background and significance of the topic, introduces the development and application of fiber grating sensing technology, and research status fiber grating sensing technology. Then the reverse reverse coupling mode theory and the basic principle of the coupled mode theory is described, the coupled mode theory and reverse coupling mode Combined with the theory of mathematical modeling of high birefringence fiber grating, and simulated by simulation software, get high birefringence fiber grating reflection spectrum, and using the transfer matrix method is verified, with increasing twist angle of reflection spectrum change at the same time, separately from the fiber grating, high birefringence fiber angle, analyzing the eigenvalue. Get the relation curve between the center wavelength and the peak reflectivity and twist angle. Finally, aiming at the high birefringence fiber grating torsion characteristic, design and build a high birefringence fiber grating torsion test system, comparing the experimental data with the theoretical curve curve, verify the correctness of the analysis of the coupled mode theory.
【学位授予单位】:燕山大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TN253
【参考文献】
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,本文编号:1403795
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