多芯光纤流速/流向测量技术研究
发布时间：2021-04-07 14:49
随着我国海洋经济的快速增长,建设海洋强国战略的逐步实施,对水资源的开发利用和水文环境的监测显得极为重要,其中对水文运动监测是传感技术应用的核心之一。多芯光纤具有构成材料一致、高集成度、热膨胀系数相同等特质,其制成多芯光纤光栅传感器拥有抗电磁干扰、电绝缘性出色、耐腐蚀、结构紧凑、纤芯位置恒定、体积小、重量轻等优势。本文利用其特性,在多芯光纤上刻写不同波长的Bragg光栅,设计一种可以同时测量曲率和受力方向的传感器,并应用在流体环境中,实现流速和流向的同时测量,还消除环境温度对实验测量的影响。具体研究内容如下:首先,介绍了多芯光纤光栅传感技术的发展和应用,并对目前常见的水文流速流向传感器进行分析。基于耦合模理论,分析了多芯光纤Bragg光栅传感原理,并介绍常见的光纤光栅解调技术;其次,选取合适的多芯光纤和单模光纤连接方式,并在实验环境中,利用紫外曝光法制备不同波长的多芯光纤Bragg光栅。对多芯光纤光栅传感器封装方式进行研究,制成曲率传感器,并设计水流速流向传感器,为下文传感实验奠定基础;再次,对多芯光纤Bragg光栅曲率测量及方向判定传感原理的分析,设计一种可以同时测量曲率和方向的双芯B...
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常见多芯光纤电镜图
燕山大学工学硕士学位论文好的夹具中，便于在光栅刻写中对纤芯位置进行精确摆放。，将双芯光纤一端与纤芯直径 105μm 的多模光纤熔接，然后准单芯光纤进行熔接，多模光纤长度为 10mm。，双芯光纤剥去 20mm 涂覆层，以便刻写栅长 20mm 的多芯平台上，用夹具确定摆放位置为双芯光纤边芯位置与相位掩掩模板，如图 3-4 所示。紫外光透过相位掩模板后在近场形作用，干涉条纹在距离掩模板较近一端和较远一段的疏密有差别，从而对双芯光纤的两个光栅形成波长差。
光谱仪透镜相位掩模版光源SMF MMFMCF环形器位移平台电动位移平台图 3-5 紫外光制备双芯 FBG 示意图 多芯 FBG 成品多芯光纤采用中国电子科技集团四十六研究所拉制的 MC-1501 型双芯光径 125μm，中心纤芯直径 6.3μm，边芯直径 9.6μm，纤芯间距 35.3μm，在下测得中心纤芯折射率 1.4615，边芯折射率 1.4639，包层折射率 1.4570要应用于光纤传感领域。多模光纤直径 125μm，纤芯直径 105μm。双芯光纤截面电镜图如图 3-6 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于长周期光纤光栅的海水盐度监测可行性试验研究[J]. 孙梦雅,姜洪涛,冯晨曦,魏广庆,施斌,刘苏平. 工程地质学报. 2018(04)
[2]光纤光栅传感技术及其工程化应用[J]. 张伟刚. 科学. 2018(01)
[3]基于匹配滤波解调的多芯Bragg光栅曲率传感器[J]. 郑狄,潘炜,Sales Salvador. 光学学报. 2018(03)
[4]内嵌预压式大量程光纤光栅传感器的智能钢绞线的研制与性能分析[J]. 覃荷瑛,朱万旭,张贺丽,周智,欧进萍. 中国激光. 2017(04)
[5]我国海洋环境监测工作“十二五”进展与“十三五”展望[J]. 关道明. 海洋开发与管理. 2016(S1)
[6]啁啾光纤光栅的温度调谐特性研究[J]. 张新,杨直,李强龙,李峰,杨小君,王屹山,赵卫. 光学学报. 2016(05)
[7]级联倾斜长周期光纤光栅传输谱特性研究[J]. 陆建国,顾铮■,高侃. 中国激光. 2015(10)
[8]温度实时补偿的高精度光纤光栅压力传感器[J]. 何少灵,郝凤欢,刘鹏飞,桑卫兵,刘瑞,葛辉良. 中国激光. 2015(06)
[9]基于双芯光纤级联布拉格光纤光栅的温度与应力解耦双测量传感系统[J]. 康泽新,孙将,马林,齐艳辉,简水生. 光学学报. 2015(05)
[10]光纤光栅传感技术在工程中的应用[J]. 徐国权,熊代余. 中国光学. 2013(03)
博士论文
[1]特种光纤光栅弯曲传感器[D]. 孔婧.哈尔滨工程大学 2016
[2]多芯结构的光纤、光子晶体光纤耦合及传感特性研究[D]. 何惠梅.北京工业大学 2014
[3]双芯长周期光纤光栅制备方法及特性研究[D]. 王雪.哈尔滨工程大学 2010
[4]基于多芯结构的光纤传感器研究[D]. 赵士刚.哈尔滨工程大学 2006
硕士论文
[1]基于光纤光栅的港口堆取料机健康监测研究[D]. 韩子玞.燕山大学 2018
[2]光纤光栅温度传感器中应变与温度交叉敏感问题研究[D]. 耿胜各.南京邮电大学 2017
[3]多芯光纤的串扰特性研究[D]. 郝一昭.北京交通大学 2017
[4]多芯光纤特性及其应用研究[D]. 陆懿.南京邮电大学 2016
[5]级联光栅双模激发机理研究[D]. 王璐.燕山大学 2016
[6]多芯光纤光栅的特性及其在光纤传感方面应用的研究[D]. 何小燕.厦门大学 2014
[7]可测上升流三维海流传感器的结构设计与流场分析[D]. 刘建华.合肥工业大学 2014
[8]倾斜光纤光栅表面等离子体共振生物传感器[D]. 胡德波.山东大学 2011
[9]多芯长周期光纤光栅光学特性研究[D]. 路密芳.哈尔滨工程大学 2009
本文编号：3123696
【文章来源】：燕山大学河北省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
常见多芯光纤电镜图
燕山大学工学硕士学位论文好的夹具中，便于在光栅刻写中对纤芯位置进行精确摆放。，将双芯光纤一端与纤芯直径 105μm 的多模光纤熔接，然后准单芯光纤进行熔接，多模光纤长度为 10mm。，双芯光纤剥去 20mm 涂覆层，以便刻写栅长 20mm 的多芯平台上，用夹具确定摆放位置为双芯光纤边芯位置与相位掩掩模板，如图 3-4 所示。紫外光透过相位掩模板后在近场形作用，干涉条纹在距离掩模板较近一端和较远一段的疏密有差别，从而对双芯光纤的两个光栅形成波长差。
光谱仪透镜相位掩模版光源SMF MMFMCF环形器位移平台电动位移平台图 3-5 紫外光制备双芯 FBG 示意图 多芯 FBG 成品多芯光纤采用中国电子科技集团四十六研究所拉制的 MC-1501 型双芯光径 125μm，中心纤芯直径 6.3μm，边芯直径 9.6μm，纤芯间距 35.3μm，在下测得中心纤芯折射率 1.4615，边芯折射率 1.4639，包层折射率 1.4570要应用于光纤传感领域。多模光纤直径 125μm，纤芯直径 105μm。双芯光纤截面电镜图如图 3-6 所示。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于长周期光纤光栅的海水盐度监测可行性试验研究[J]. 孙梦雅,姜洪涛,冯晨曦,魏广庆,施斌,刘苏平. 工程地质学报. 2018(04)
[2]光纤光栅传感技术及其工程化应用[J]. 张伟刚. 科学. 2018(01)
[3]基于匹配滤波解调的多芯Bragg光栅曲率传感器[J]. 郑狄,潘炜,Sales Salvador. 光学学报. 2018(03)
[4]内嵌预压式大量程光纤光栅传感器的智能钢绞线的研制与性能分析[J]. 覃荷瑛,朱万旭,张贺丽,周智,欧进萍. 中国激光. 2017(04)
[5]我国海洋环境监测工作“十二五”进展与“十三五”展望[J]. 关道明. 海洋开发与管理. 2016(S1)
[6]啁啾光纤光栅的温度调谐特性研究[J]. 张新,杨直,李强龙,李峰,杨小君,王屹山,赵卫. 光学学报. 2016(05)
[7]级联倾斜长周期光纤光栅传输谱特性研究[J]. 陆建国,顾铮■,高侃. 中国激光. 2015(10)
[8]温度实时补偿的高精度光纤光栅压力传感器[J]. 何少灵,郝凤欢,刘鹏飞,桑卫兵,刘瑞,葛辉良. 中国激光. 2015(06)
[9]基于双芯光纤级联布拉格光纤光栅的温度与应力解耦双测量传感系统[J]. 康泽新,孙将,马林,齐艳辉,简水生. 光学学报. 2015(05)
[10]光纤光栅传感技术在工程中的应用[J]. 徐国权,熊代余. 中国光学. 2013(03)
博士论文
[1]特种光纤光栅弯曲传感器[D]. 孔婧.哈尔滨工程大学 2016
[2]多芯结构的光纤、光子晶体光纤耦合及传感特性研究[D]. 何惠梅.北京工业大学 2014
[3]双芯长周期光纤光栅制备方法及特性研究[D]. 王雪.哈尔滨工程大学 2010
[4]基于多芯结构的光纤传感器研究[D]. 赵士刚.哈尔滨工程大学 2006
硕士论文
[1]基于光纤光栅的港口堆取料机健康监测研究[D]. 韩子玞.燕山大学 2018
[2]光纤光栅温度传感器中应变与温度交叉敏感问题研究[D]. 耿胜各.南京邮电大学 2017
[3]多芯光纤的串扰特性研究[D]. 郝一昭.北京交通大学 2017
[4]多芯光纤特性及其应用研究[D]. 陆懿.南京邮电大学 2016
[5]级联光栅双模激发机理研究[D]. 王璐.燕山大学 2016
[6]多芯光纤光栅的特性及其在光纤传感方面应用的研究[D]. 何小燕.厦门大学 2014
[7]可测上升流三维海流传感器的结构设计与流场分析[D]. 刘建华.合肥工业大学 2014
[8]倾斜光纤光栅表面等离子体共振生物传感器[D]. 胡德波.山东大学 2011
[9]多芯长周期光纤光栅光学特性研究[D]. 路密芳.哈尔滨工程大学 2009
本文编号：3123696
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