發(fā)布時間：2017-10-15 13:10

  本文關(guān)鍵詞：DC-PCF激光多普勒技術(shù)及其在微多相流中的應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 雙芯光子晶體光纖 激光多普勒測速技術(shù) 微多相流 MEMS 多點速度測量

【摘要】：雙芯光子晶體光纖(Dual-core Photonic Crystal Fiber,DC-PCF)是近年來發(fā)展起來的一種新型全內(nèi)反射型光子晶體光纖,由于具有雙折射性高、非線性好、單模傳輸?shù)泉毺匦再|(zhì),已廣泛應(yīng)用于曲率、溫度、壓力、扭矩和速度傳感等領(lǐng)域。本論文利用DC-PCF的相干特性,將其應(yīng)用到激光多普勒系統(tǒng)中,開發(fā)出一種新型的光纖激光多普勒測速系統(tǒng)。由于DC-PCF具有兩個傳輸纖芯共享一個包層的結(jié)構(gòu),因此可大大簡化系統(tǒng)復(fù)雜度,減少光路調(diào)節(jié)。而且速度測試探頭進一步微型化,易于嵌入MEMS系統(tǒng),可實現(xiàn)微/納米流體的速度測量。針對DC-PCF激光多普勒測速系統(tǒng)的設(shè)計及開發(fā),本文對以下幾個方面進行了研究:(1)DC-PCF的傳輸和相干特性。實驗研究了DC-PCF的光斑輸出特性和相干特性,結(jié)果表明光纖出射兩個獨立的光斑,光斑強度近似成高斯分布,兩個光斑的強度之比約為1:1。在距離光纖端面約30?m后,兩獨立光斑相互疊加后形成清晰的5條干涉條紋,隨著與光纖端面的距離的增加,干涉條紋的間距逐漸增大。在距離2.0cm處,±2級亮條紋與0級、1級亮條紋的強度之比分別為1:3.4和1:2.4。而計算結(jié)果表明±2級亮條紋和0級、1級亮條紋的強度之比分別為1:4.5和1:3.5�？梢�,實驗結(jié)果比理論計算結(jié)果強度比小,主要是由于實驗過程中噪聲引入所致。(2)DC-PCF探頭加工和系統(tǒng)搭建。采用高壓放電技術(shù)對光纖端面進行熔融處理,制作微透鏡,可優(yōu)化雙芯光子晶體光纖形成的控制體結(jié)構(gòu),也可用于提高光纖接收光散射信號。設(shè)計并制作多粒子發(fā)射系統(tǒng),分析粒子光散射特性,確定粒子散射信號接收方式,搭建和完善了基于雙芯光子晶體光纖的激光多普勒速度測試系統(tǒng)。(3)基于DC-PCF激光多普勒的速度測試。分析基于DC-PCF的激光多普勒單點和多點速度測量原理,確定前向散射接收方式,并進行單點、兩點和三點速度測試。單點測量時,粒子平均速度為0.980 sm/,相對不確定度為0.5%;兩點測量時,粒子平均速度分別為1.761、1.769 sm/;三點測量時,粒子平均速度分別為2.106、2.084、2.097 sm/。實驗結(jié)果表明,基于DC-PCF的激光多普勒速度儀可進行多點速度測量。(4)基于DC-PCF的激光多普勒速度儀嵌入MEMS的速度測量。設(shè)計、加工微系統(tǒng)裝置,并嵌入DC-PCF。通過選擇跟隨性良好的粒子,應(yīng)用多普勒速度測量技術(shù)對流體的速度進行測量,獲得流體的速度為0.113 sm/。驗證結(jié)果表明基于DC-PCF的激光多普勒技術(shù)可以應(yīng)用于MEMS,對微系統(tǒng)中流體的速度進行測量。
【關(guān)鍵詞】：雙芯光子晶體光纖 激光多普勒測速技術(shù) 微多相流 MEMS 多點速度測量
【學(xué)位授予單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TN253
【目錄】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-13
• 1 緒論13-17
• 1.1 光纖激光多普勒技術(shù)的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.1.1 光纖激光多普勒技術(shù)在速度測量領(lǐng)域中的應(yīng)用13-14
• 1.1.2 光纖激光多普勒技術(shù)的發(fā)展與不足14-15
• 1.1.3 光纖多普勒技術(shù)在微多相流的應(yīng)用15-16
• 1.2 本文所做工作概述16-17
• 2 DC-PCF激光多普勒測速原理17-28
• 2.1 DC-PCF的特點及性質(zhì)17-18
• 2.1.1 DC-PCF的特點17
• 2.1.2 DC-PCF的性質(zhì)17-18
• 2.2 DC-PCF的干涉特性18-21
• 2.3 DC-PCF激光多普勒測速原理21-27
• 2.3.1 粒子散射理論21-25
• 2.3.2 速度測量原理25-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 3 DC-PCF激光多普勒測速系統(tǒng)28-37
• 3.1 DC-PCF探頭設(shè)計28-32
• 3.1.1 DC-PCF結(jié)構(gòu)參數(shù)28-29
• 3.1.2 DC-PCF探頭加工29-32
• 3.2 粒子發(fā)射裝置32
• 3.3 多普勒散射信號接收方式32-34
• 3.4 多普勒散射信號處理方法34-35
• 3.5 DC-PCF激光多普勒系統(tǒng)裝置35-36
• 3.6 本章小結(jié)36-37
• 4 DC-PCF激光多普勒速度測試37-44
• 4.1 DC-PCF單點速度測試結(jié)果37-40
• 4.1.1 多普勒信號及處理37-39
• 4.1.2 速度測量結(jié)果39
• 4.1.3 速度測試影響因素分析39-40
• 4.2 DC-PCF多點速度測試結(jié)果40-43
• 4.2.1 多普勒信號40-42
• 4.2.2 各點多普勒信號識別42
• 4.2.3 速度測量結(jié)果42-43
• 4.2.4 速度測試影響因素分析43
• 4.3 本章小結(jié)43-44
• 5 DC-PCF激光多普勒技術(shù)在微多相流中的應(yīng)用44-53
• 5.1 DC-PCF嵌入微系統(tǒng)裝置44-48
• 5.1.1 微系統(tǒng)裝置的加工44-48
• 5.2 微多相流流動速度測試48-52
• 5.2.1 粒子的跟隨特性48-49
• 5.2.2 多普勒信號及處理49-50
• 5.2.3 流動速度測量結(jié)果50-51
• 5.2.4 速度測試影響因素分析51-52
• 5.3 本章小結(jié)52-53
• 6 總結(jié)53-55
• 6.1 本論文的結(jié)論53
• 6.2 本論文的創(chuàng)新點53-54
• 6.3 本論文的不足及展望54-55
• 致謝55-56
• 參考文獻56-62
• 附錄62

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前6條

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本文編號：1037295