新型光纤模式干涉仪传感特性及复合参数测量的研究
发布时间：2021-10-26 09:08
光纤传感器是以光波为载体,光纤为媒质的新型传感器。相对于传统的电学传感器,光纤传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、灵敏度高等优点,已经广泛应用于机械工程、化学工业、石油存储和结构健康监测等领域,近年来一直是国内外研究的热点。光纤模式干涉仪具有结构紧凑、灵敏度高、易于复合参数测量等优点,是光纤传感技术的一个重要研究方向。本论文主要对新型光纤模式干涉仪的传感特性进行研究,主要研究对象为无芯光纤模式干涉仪、多芯光纤模式干涉仪、多模-多芯-多模光纤模式干涉仪,详细研究了新型光纤模式干涉仪的光谱特性,通过实验验证了干涉仪应用不同物理参量的测量。重点研究了新型光纤模式干涉仪不同参数交叉敏感问题,利用光纤光栅传感技术,实现了多种结构新颖的光纤复合参数传感器,分析了复合参数传感器的测量原理和分辨率。利用新型光纤模式干涉仪的传感和滤波特性,实现了多种类型的光纤激光传感器,主要研究内容和创新点如下:（1）实验制作了无芯光纤模式干涉仪,该干涉仪由一段无芯光纤熔接于两段单模光纤之间构成,实验研究了其应变、折射率的传感特性;利用无芯光纤模式干涉仪的折射率敏感特性,将无芯光纤模式干涉仪固定于U型钢尺上实现了基于无芯光纤...
【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】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２根据测量范围的分类：（ａ）点式光纤传感器；（ｂ）准分布式光纤传感器；（ｃ）分布式光纤传??感器??Ｆｉｇ．?１．２?Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ａｃｃｏｒｄｉｎｇ?ｔｏ?ｔｈｅ?ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ?ｒａｎｇ：?（ａ）?ｐｏｉｎｔ?ｆｉｂｅｒ?ｏｐｔｉｃ?ｓｅｎｓｏｒ；?（ｂ）??
特殊光纤模式干涉型传感器的研究现状??殊光纤模式干涉仪主要包括多模光纤模式干涉仪、多芯光纤模式干涉体光纤模式干涉仪等，由于其采用特殊光纤，增加了千涉仪的制作成殊光纤模式千涉仪展现了许多单模光纤模式干涉仪所不具备的优势［５８］。新型结构光纤的不断涌现，特殊光纤模式干涉仪获得科研工作者更广
１１１１１／１１１＿１和－１３０．３７（１１３／１１１＿１。？１＾丨？〇１１§等通过两段双包层光纤构成了模式干涉仅［１，??其结构如图１．５所示，两段双包层光纤分别作为模式分束器和合束器，实验获得该??传感器的最大折射率灵敏度为８２３?ｎｍ／ＲＩＵ，展现了较高的折射率灵敏度。??ＳＭＦ?ＳＭＦ?ＳＭＦ??ＤＣＦ?ＤＣＦ??图１．５基于双包层光纤的模式干涉仪［７２］??Ｆｉｇ．?１．５?Ｍｏｄａｌ?ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｔｈｅ?ｄｏｕｂｌｅ?ｃｌａｄｄｉｎｇ?ｆｉｂｅｒｓ??２０１２年，ＬｅｃｈｅｎｇＬｉ等提出了一个模式干涉型液位传感器［７３］，该传感器由一段多??模光纤和细芯光纤熔接于两段单模光纤构成，多模光纤在干涉仪中作为模式分束??器，实验结果显示该传感器１５３８?ｎｍ损耗峰的液位灵敏度为－１７５．８?ｐｍ／ｍｍ，一般??细芯光纤模式千涉仪采用单模光纤和细芯光纤的偏芯熔接构成模式分束器，而采??用多模光纤可以显著提升细芯光纤模式千涉仪的机械性能。在本论文中，我们研??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Simultaneous refractive index and temperature measurements by using dual interference in an all-fiber Mach–Zehnder interferometer[J]. 闫旭,傅海威,李辉栋,乔学光. Chinese Optics Letters. 2016(03)
[2]Magnetostrictive composite material-based polarimetric heterodyning fiber-grating laser miniature magnetic field sensor[J]. 何炜,程凌浩,袁强,梁贻智,金龙,关柏鸥. Chinese Optics Letters. 2015(05)
[3]Novel optical fiber current sensor based on magnetic fluid[J]. 胡涛,赵勇,李星,陈菁菁,吕志伟. Chinese Optics Letters. 2010(04)
博士论文
[1]模式干涉型光纤传感器以及可调谐、单纵模光纤激光器的研究[D]. 马林.北京交通大学 2015
[2]基于光纤马赫—增德尔干涉仪的滤波器及其传感特性研究[D]. 刘志波.北京交通大学 2015
[3]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
[4]高精度干涉型光纤传感器的理论与实验研究[D]. 沃江海.华中科技大学 2014
[5]新型光纤M-Z干涉传感结构及特性研究[D]. 张珊珊.南开大学 2014
[6]磁流体的光学特性及其光纤FP传感关键技术研究[D]. 吕日清.东北大学 2013
[7]基于干涉原理和光纤布拉格光栅的复合参数光纤传感器[D]. 史杰.上海交通大学 2013
硕士论文
[1]基于光纤模场突变结构的光纤传感器研究[D]. 吴迪.重庆大学 2012
本文编号：3459236
【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】：139 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．２根据测量范围的分类：（ａ）点式光纤传感器；（ｂ）准分布式光纤传感器；（ｃ）分布式光纤传??感器??Ｆｉｇ．?１．２?Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ?ａｃｃｏｒｄｉｎｇ?ｔｏ?ｔｈｅ?ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ?ｒａｎｇ：?（ａ）?ｐｏｉｎｔ?ｆｉｂｅｒ?ｏｐｔｉｃ?ｓｅｎｓｏｒ；?（ｂ）??
特殊光纤模式干涉型传感器的研究现状??殊光纤模式干涉仪主要包括多模光纤模式干涉仪、多芯光纤模式干涉体光纤模式干涉仪等，由于其采用特殊光纤，增加了千涉仪的制作成殊光纤模式千涉仪展现了许多单模光纤模式干涉仪所不具备的优势［５８］。新型结构光纤的不断涌现，特殊光纤模式干涉仪获得科研工作者更广
１１１１１／１１１＿１和－１３０．３７（１１３／１１１＿１。？１＾丨？〇１１§等通过两段双包层光纤构成了模式干涉仅［１，??其结构如图１．５所示，两段双包层光纤分别作为模式分束器和合束器，实验获得该??传感器的最大折射率灵敏度为８２３?ｎｍ／ＲＩＵ，展现了较高的折射率灵敏度。??ＳＭＦ?ＳＭＦ?ＳＭＦ??ＤＣＦ?ＤＣＦ??图１．５基于双包层光纤的模式干涉仪［７２］??Ｆｉｇ．?１．５?Ｍｏｄａｌ?ｉｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｅｒ?ｂａｓｅｄ?ｏｎ?ｔｈｅ?ｄｏｕｂｌｅ?ｃｌａｄｄｉｎｇ?ｆｉｂｅｒｓ??２０１２年，ＬｅｃｈｅｎｇＬｉ等提出了一个模式干涉型液位传感器［７３］，该传感器由一段多??模光纤和细芯光纤熔接于两段单模光纤构成，多模光纤在干涉仪中作为模式分束??器，实验结果显示该传感器１５３８?ｎｍ损耗峰的液位灵敏度为－１７５．８?ｐｍ／ｍｍ，一般??细芯光纤模式千涉仪采用单模光纤和细芯光纤的偏芯熔接构成模式分束器，而采??用多模光纤可以显著提升细芯光纤模式千涉仪的机械性能。在本论文中，我们研??１０??
【参考文献】：
期刊论文
[1]Simultaneous refractive index and temperature measurements by using dual interference in an all-fiber Mach–Zehnder interferometer[J]. 闫旭,傅海威,李辉栋,乔学光. Chinese Optics Letters. 2016(03)
[2]Magnetostrictive composite material-based polarimetric heterodyning fiber-grating laser miniature magnetic field sensor[J]. 何炜,程凌浩,袁强,梁贻智,金龙,关柏鸥. Chinese Optics Letters. 2015(05)
[3]Novel optical fiber current sensor based on magnetic fluid[J]. 胡涛,赵勇,李星,陈菁菁,吕志伟. Chinese Optics Letters. 2010(04)
博士论文
[1]模式干涉型光纤传感器以及可调谐、单纵模光纤激光器的研究[D]. 马林.北京交通大学 2015
[2]基于光纤马赫—增德尔干涉仪的滤波器及其传感特性研究[D]. 刘志波.北京交通大学 2015
[3]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
[4]高精度干涉型光纤传感器的理论与实验研究[D]. 沃江海.华中科技大学 2014
[5]新型光纤M-Z干涉传感结构及特性研究[D]. 张珊珊.南开大学 2014
[6]磁流体的光学特性及其光纤FP传感关键技术研究[D]. 吕日清.东北大学 2013
[7]基于干涉原理和光纤布拉格光栅的复合参数光纤传感器[D]. 史杰.上海交通大学 2013
硕士论文
[1]基于光纤模场突变结构的光纤传感器研究[D]. 吴迪.重庆大学 2012
本文编号：3459236
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