基于柚子型光子晶体光纤干涉结构的光纤温湿度传感器研究

发布时间：2022-04-19 19:29

　　环境湿度在化学工程、生物医学、食品加工、农业等许多领域里扮演着非常重要的角色。如何快速、实时、分布式地监测环境湿度是目前人们对湿度传感器研究的热门话题。光纤湿度传感器相比于传统的湿度传感器具有尺寸小、耐腐蚀、抗电磁干扰等固有特点在环境湿度监测方面受到了广泛的关注。然而在对环境湿度进行监测时,温度会对测量造成较大的影响,因此如何消除温度影响是湿度传感器设计的一大难题。在一些特殊应用领域如高温、化学腐蚀强等恶劣环境中,与湿敏材料结合的光纤湿度传感器的性能将会受到湿敏材料本身性质的影响,导致较大的测量误差。针对以上问题,本论文基于干涉原理,设计并制作了两种无湿敏材料涂覆的光纤湿度传感器,并在理论和实验上对其湿度和温度传感特性进行了详细介绍。利用薄壁光子晶体光纤与多模光纤进行熔接,设计出一种基于马赫-曾德尔干涉原理的光纤湿度传感器,并使用飞秒激光器对其进行刻槽处理,使光子晶体光纤纤芯直接与外界环境接触实现对环境相对湿度的监测。通过实验测得,该传感器在湿度范围为25%RH到80%RH时,其灵敏度为-0.077d B/%RH。此外,对其温度传感特性进行研究发现,温度变化不会引起干涉谱线强度发生变化... 

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 光纤传感技术概述
        1.2.1 光纤传感器定义与分类
        1.2.2 光纤传感器特点
    1.3 光纤湿度传感器
        1.3.1 光纤湿度传感器的分类
        1.3.2 光纤湿度传感器研究现状
    1.4 本文主要内容
第二章 干涉型光纤传感器理论基础研究
    2.1 光纤干涉技术
    2.2 光的干涉原理及其条件
    2.3 光纤Mach-Zehnder干涉传感器
        2.3.1 Mach-Zehnder光纤传感器理论分析
        2.3.2 Mach-Zehnder温度传感原理
        2.3.3 Mach-Zehnder折射率传感原理
    2.4 光纤Fabry-Perot干涉传感器
        2.4.1 Fabry-Perot光纤传感器理论分析
        2.4.2 Fabry-Perot温度传感原理
        2.4.3 Fabry-Perot折射率传感原理
    2.5 本章小结
第三章 基于光子晶体光纤M-Z结构的温度不灵敏湿度传感器研究
    3.1 传感器的制作与基本原理
    3.2 实验过程与结果讨论
    3.3 本章小结
第四章 基于开腔式Fabry-Perot干涉型光纤温度不灵敏湿度传感器研究
    4.1 传感器结构设计
    4.2 传感原理
    4.3 实验过程及结果讨论
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 工作总结
    5.2 工论文存在的问题及工作展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的科研成果
致谢



本文编号：3646499