光纤法珀气压传感系统研究

发布时间：2025-01-18 14:28

　　随着航空事业的飞速发展,对航空发动机压气机关键位置的气压进行实时准确的监测,是改善其推进性能,保障安全工作环境的关键性环节。光纤F-P传感器以其抗电磁干扰、耐高温等优势,适合发动机等恶劣环境的气压测试,而现有的传感结构及解调技术难以兼顾大量程、高精度、高灵敏度的、易复用的优点。因此面向高温高压环境的气压精确测量需求,本文提出了一种同轴密封式光纤F-P传感结构,建立气压-腔长-输出光谱的模型;并设计了基于偏振低相干干涉原理的解调方案,追踪条纹极值位置实现高精度、高稳定性解调。本课题主要工作如下:首先分析光纤F-P干涉原理,以反射光为输出设计腔长敏感的气压传感模型,满足大量程、高灵敏度、温度不敏感以及高线性度的需求。理论分析传感结构的力学性能、热学性能以及耦合损耗特性,并对结构参数进行设置,进而设计外壳封装结构对传感结构封装。在结构基础上探究关键性加工工艺,采取CO2激光熔接方法实现光纤、套管密封熔接,搭建熔接光路和机械控制平台,设计熔接控制程序。其次探究传感结构输出光谱的解调方法,建立以双折射晶体光楔为主体的低相干干涉解调模型,分析引入晶体色散的干涉条纹分布形式。讨论光源光谱、光楔楔角以及...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-2水银式气压计

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-8-液体气压计利用流体静力学平衡原理，气压通过其所支撑的液体高度进行测量。一个典型的例子是水银式气压计，如图1-2所示，最早在1670年由Moreland氏发明，经A.Sprung氏改良，用以测量大气压强。液体式气压计具有简单直观、成本低廉的优点。....

图1-3膜片式气压表

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-8-液体气压计利用流体静力学平衡原理，气压通过其所支撑的液体高度进行测量。一个典型的例子是水银式气压计，如图1-2所示，最早在1670年由Moreland氏发明，经A.Sprung氏改良，用以测量大气压强。液体式气压计具有简单直观、成本低廉的优点。....

图1-8膜片套管传感结构模型[29]

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-11-的高灵敏度，检测极限低至4.81kPa，然而结构可靠性差，输出信号质量较差且存在较大温度交叉影响。a)传感原理模型b)传感结构实物图1-7光纤开放孔式传感结构[28]玻片套管式传感结构：利用套管作为基底，并用光纤和薄玻片与之密封连接构成传感结....

图1-9强度解调方案

菏褂玫幕?诨费跏髦?恼澈霞猎诟?温下易分解，热胀特性不一致使传感结构的可靠性降低。需要设计新型传感结构克服现有不足，满足高性能气压传感需求。1.2.2F-P气压传感器解调现状与分析在上节介绍的传感方案中，光纤式气压传感器最具优势，而光纤式气压传感器利用气压敏感腔将气压作用转换成F....

本文编号：4028733