基于微纳光纤和布里渊相关域分析的传感技术研究

发布时间：2020-03-23 12:22

【摘要】：光纤传感技术因为其传感介质为光纤,相对于常规的传感技术而言有着抗电磁干扰、耐腐蚀和便于布设等许多优点,目前已成为一个十分热门的研究课题。随着光纤传感的发展,现在光纤传感的主要研究方向为拓展新的传感机制和研究新的传感光纤。微纳光纤作为一种近些年来开始研究的新型光纤,其特点是光纤的纤径非常小,增强了光在光纤中传输的倏逝场,增强了光同外界环境的耦合,从而获得了很多新的传感特性。但是由于其受限于工艺水平,一般比较短,不容易进行分布式测量。本文将高空间分辨率的布里渊相关域分析技术(BOCDA)和微纳光纤相结合,探究微纳光纤在不同液体环境中的布里渊频移的变化情况,具体内容如下:(1)理论上从布里渊频移和有效折射率的关系出发,建立了不同粗细微纳光纤的布里渊频移和外界环境折射率的函数关系,为后续实验奠定了基础。(2)搭建了高空间分辨率BOCDA系统,发现并分析了高空间分辨率BOCDA的坏点问题,并改良传统编码为新型的循环码的方式,将坏点处的信噪比提升超过两倍,实现了对2-9μm不同纤径拉锥光纤布里渊频移的分布式测量,空间分辨率达到2.5 mm。(3)使用6-9μm的微纳光纤进行了液体折射率传感实验。在外界折射率在1.34-1.44间时,得到光纤的布里渊频移随外界折射率线性变化,得到折射率传感最高灵敏度377MHz/RIU,最低灵敏度248MHz/RIU,为光纤分布式折射率传感提供了新的测量手段。
【图文】：

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-13]。将各种传感技术和微纳光纤的新特性相结合，并研究适用于微纳术，对于拓展光纤传感领域的范围以及促进光纤传感技术的发展显前，已经有很多基于微纳光纤的目标应用于各种传感领域的传感技研究出来，如气体传感[14]、酒精浓度传感[15]以及液体折射率传感[1也有发表一些针对微纳光纤中布里渊散射的研究工作。但是目前鲜体环境下的微纳光纤有关布里渊散射的性质。本论文将使用高空间渊相关域分析技术（Brillouin Optical Correlation Domin Analysis, BO微纳光纤的布里渊频移。因为 BOCDA 具有可以达到毫米量级空间分立的探究整根微纳光纤各处布里渊散射在液体环境下的变化。这对里渊散射的光纤传感技术有显著的作用，同时这也是一种分析微纳效手段。

图 1-2 M-Z 干涉传感光路示意图[19]，西安石油大学的刘颖刚等[20]，使用微纳光纤布拉格光的研究。他们将光纤有效折射率（随纤芯半径和外界折射方程结合，建立了微纳光纤布拉格光栅反射波长随环境折，哈尔滨理工大学 ShenT 等[21]，使用蚀刻微纳光纤技术技术结合，，提出了一种磁性液体中的磁场传感器，灵敏度，BrambillaG 等[22]使用一种涂层微纳光纤谐振环实现了感器。其结构如图 1-3 所示，实现了较高的灵敏度。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP212;TN253

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本文编号：2596716