基于F-P腔干涉的光纤温度传感器的研究与应用

发布时间：2021-10-07 17:15

　　针对空间光光学实验中温度检测问题,提出了一种基于法布里-珀罗（F-P）腔干涉的光纤温度传感器结构,选用石英玻璃材料作为F-P腔,利用F-P腔的反射率随温度变化的原理来对温度进行测量。该传感器系统具有可直接嵌入光路中的特点。论文首先进行了相关理论分析和推导,并以此构建了传感器测试系统,将反射光作为温度传感光,利用透射光作为空间光学实验的实验用光。论文对实验结果进行了理论分析,并总结得到了一个经验公式,计算表明:经验公式的计算值与实际温控系统的测量值之间的均方差为s=0.055℃,能够满足一般空间光光学实验的需要。本温度传感器具有结构简单、效率高、制作成本低、不受电磁干扰等优点;与光纤光栅温度传感器相比,无需复杂封装、粘贴等工艺,无需专门的解调装置,为空间光学实验的温度检测提供了便利,具有重要的应用价值。本论文研究的主要内容:（1）提出了一种基于F-P腔干涉的光纤温度传感器结构以及利用F-P腔的反射率随温度变化的测温原理。基于理论分析的基础上对石英相位片的厚度、表面平整度及镀膜系数对反射率的影响进行分析,对各批次石英相位片厚度、表面平整度及镀膜系数等参数进行细致检测,挑选符合实验需要的石英... 

【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：58 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１激光在法布里一拍罗谐振腔发生干涉??．－

选取一个厚度为Ｚ的透明薄板，在薄板的两面镀上一定反射系数反射膜，这??样就构成一个法布里－珀罗（Ｆ－Ｐ）谐振腔，这个薄板可称为相位片。其中腔长就是??薄板的厚度Ｉ。Ｆ－Ｐ激光谐振腔结构模型如图２．１所示，??＾?Ｒ＇‘??＞■１???．．?？??＾??入??？透??Ｍ?＾?＊＊??＾射??Ａ－?＾??？??＾光???＇＾?ｊ?？??？?Ｌ?？??图２．１激光在法布里一拍罗谐振腔发生干涉??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?Ｌａｓｅｒ?ｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ?ｉｎ?ｔｈｅ?Ｆａｂｒｙ－Ｐｅｒｏｔ?ｃａｖｉｔｙ??８??

．１系统设计的意义??从目前查阅的大量文献与国内外的研宄现状可知，针对空间光学实验光中的温度检测问题，温度传感器对数据的探测基本上采用贴片式测温的方传统的热电偶、ＰＩＮ二极管式温度传感器到光纤光栅等光学温度传感器，基验中采用贴片式测温，这样容易引起实验系统中温度分布不均所产生的测问题，测温时间长效率低，除此之外还会受到电磁干扰，且封装复杂信号难。基于Ｆ－Ｐ腔干涉的光纤温度传感器采用直接探测光功率的方式来测量温度，与贴片式测温相比可以很好地改善了由于测量温度值不均匀而引起误差的出现。可以直接嵌入到空间光路系统之中，结构简单，成本低，探快，为空间光学实验在温度检测方面提供了极大便利。??．２温度传感器测试系统组成???＂丨调ｉ竹激光器??

【参考文献】：
期刊论文
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博士论文
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硕士论文
[1]新型全光纤高温传感器的研究[D]. 周松.华中科技大学 2017
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本文编号：3422454