基于S型光纤的传感机理及应用研究

发布时间：2017-08-23 10:42

  本文关键词：基于S型光纤的传感机理及应用研究

  更多相关文章： 光纤传感器 S型光纤 长周期光纤光栅 微位移测量 温度测量 曲率测量

【摘要】：S型光纤是一种特殊结构的光纤,与普通的光纤相比,S型光纤具有将纤芯中的光耦合到包层中,或将包层中的光耦合到纤芯中的特性。本论文研究的基于S型光纤的传感结构,其结构简单,制作容易,灵敏度较高。可被用于制作各种光纤传感器。本课题的主要研究内容如下1、查阅光纤传感器的相关学术论文及国内外文献,介绍S型光纤传感器的发展背景,应用原理和应用前景,并对不同的S型光纤结构进行分类和阐述并介绍其制作方法,对其进行简单的介绍和简评,对其发展前景和应用进行展望。2、提出了一种在S型光纤上刻蚀长周期光栅的传感结构。主要介绍了S型光纤的熔接方法,对该传感结构的工作原理进行了理论分析,仿真了纤芯和包层的模拟场分布。对干涉光谱进行快速傅里叶变换,分析干涉谱的频率特性。3、介绍了微位移测量的原理,进行了微位移实验,绘制谐振波长处的波长或光强变化的曲线,并绘制微位移与波长或光强的非线性拟合曲线。4、利用在S型光纤上刻蚀长周期光栅的传感结构,进行温度和曲率的测量。分析了曲率和温度测量的相关原理,实现了,曲率和温度的传感和测量。实验结果表明传感器具有不错的灵敏度.5、设计系统解调电路中的滤波和放大电路,以及基于STM32的控制单元的设计和软件的设计,该系统的检测误差范围控制在0.5dBm之内。
【关键词】：光纤传感器 S型光纤 长周期光纤光栅 微位移测量 温度测量 曲率测量
【学位授予单位】：中国计量学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN253;TP212
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• Abstract7-14
• 1 绪论14-25
• 1.1 研究背景及意义14-17
• 1.2 基于S型光纤传感技术的发展及现状17-24
• 1.2.1 纤芯直径不变型S型光纤的特征及应用17-19
• 1.2.2 纤芯直径不变型S型光纤的特征及应用19-23
• 1.2.3 基于光子晶体光纤的S型光纤的特征及应用23-24
• 1.3 主要研究内容24-25
• 2 S型光纤基本原理及传感头制备25-33
• 2.1 S型光纤基本原理25-27
• 2.2 基于S型光纤LPG原理27-28
• 2.3 基于S型光纤LPG传感头的制备28-32
• 2.3.1 传感头的制备28-30
• 2.3.2 基于S型光纤LPG透射光谱和频谱研究30-32
• 2.4 本章小结32-33
• 3 基于S型光纤LPG的传感应用33-48
• 3.1 微位移传感应用33-39
• 3.1.1 微位移传感研究背景33-34
• 3.1.2 微位移传感实验装置与原理34-35
• 3.1.3 微位移传感实验结果与讨论35-39
• 3.2 温度传感应用39-42
• 3.2.1 温度传感研究背景39-40
• 3.2.2 温度传感实验装置与原理40-41
• 3.2.3 温度传感实验结果与讨论41-42
• 3.3 曲率传感应用42-46
• 3.3.1 曲率传感研究背景42
• 3.3.2 曲率传感实验装置与原理42-43
• 3.3.3 曲率传感实验结果与讨论43-46
• 3.4 本章小结46-48
• 4 光信号强度解调电路设计48-62
• 4.1 系统整体结构48-49
• 4.2 光纤弱信号的电转换49-54
• 4.2.1 PIN光电探测器49-52
• 4.2.2 前置放大模块52-53
• 4.2.3 A/D转换电路53-54
• 4.2.4 TFT液晶显示电路54
• 4.3 基于STM32的硬件电路54-56
• 4.4 软件设计56-61
• 4.4.1 软件系统分析56-58
• 4.4.2 系统数据处理结果58-61
• 4.5 本章小结61-62
• 5 总结与展望62-64
• 5.1 主要工作和结论62-63
• 5.2 改进和展望63-64
• 参考文献64-68
• 作者简历68

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本文编号：724596