基于光纤光栅和MZ干涉仪的全光纤传感器研究

发布时间：2017-12-05 11:04

  本文关键词：基于光纤光栅和MZ干涉仪的全光纤传感器研究

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【摘要】：光纤传感器具有优良的传感特性:体积小、重量轻、成本低、抗电磁干扰等。其中,光纤光栅是应用比较广泛的器件;而光纤干涉传感器也因具有较高灵敏度等优点成为一个研究热点。本论文紧密贴合光纤传感器发展趋势,在对光纤光栅传感器和光纤干涉传感器的研究基础上,以混合级联式光纤传感器为切入点,主要进行如下几个方面的研究:1.基于长周期光纤光栅和偏芯结构的MZ干涉仪的传感原理,设计了一种长周期光纤光栅和偏芯结构级联的传感器,长周期光纤光栅透射峰和MZ干涉谱特征波长对温度和折射率具有不同的灵敏度系数。实验中选取系统透射谱中的两个波谷(Dip1、Dip2)进行测量,得到其对温度的灵敏度分别为0.0607nm/℃、0.0563nm/℃;折射率灵敏度分别为-55.06nm/RIU、-18.025nm/RIU,利用敏感矩阵实现了温度和折射率的同时测量。同时得到温度和折射率测量的分辨率分别为0.32°C和0.05%RIU。2.基于光纤布拉格光栅和MZ干涉仪的传感特性,设计了一种光纤布拉格光栅和花生锥与偏芯结构结合的MZ干涉仪级联的光纤传感器。光纤布拉格光栅透射峰(dip1)与MZ干涉仪的干涉峰(dip2)对温度和折射率具有不同的灵敏度系数,对温度的灵敏度分别为0.01228nm/℃、0.08329nm/℃;dip1对折射率变化不敏感,dip2的折射率灵敏度为-26.965nm/RIU,利用敏感矩阵实现了温度和折射率的同时测量。该级联式传感结构的温度和折射率测量的分辨率分别为0.81°C和0.2%RIU。3.基于MZ干涉仪和光纤布拉格光栅的传感特性,设计了一种花生锥结构的MZ干涉仪和光纤布拉格光栅级联的光纤传感器。MZ干涉仪的干涉峰(dip1)与FBG透射峰(FBGdip)与对温度和微位移的灵敏性均不同,实验测得的温度灵敏度分别为0.0909nm/℃、0.0121nm/℃;微位移灵敏度分别为-0.0233nm/μm、0.0122nm/μm,从而利用敏感矩阵实现了温度和微位移的同时测量。得到所设计结构的温度和微位移测量的分辨率分别为0.26°C和1.52μm。
【学位授予单位】：天津理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP212;TH744.3

【参考文献】

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本文编号：1254568