本文選題：光纖溫度傳感器 + 單模錯(cuò)位光纖�。� 參考：《河南師范大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：相比于傳統(tǒng)傳感技術(shù),光纖傳感器因其質(zhì)量輕、空間體積小、抗電磁干擾能力優(yōu)異、具有較長的壽命、易于遙感等優(yōu)點(diǎn)而備受人們青睞。隨著光纖傳感技術(shù)的不斷發(fā)展,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于石油、電力、醫(yī)療、航天等領(lǐng)域,至今光纖傳感器可測的物理量已多達(dá)70多種�，F(xiàn)階段學(xué)者們的研究主要集中在光纖傳感器系統(tǒng)的多參數(shù)測量設(shè)計(jì)、傳感器靈敏度和穩(wěn)定性的提高、新型的傳感器結(jié)構(gòu)研究等方向。在本文里主要提出了兩種基于單模(SMF)錯(cuò)位光纖的溫度傳感系統(tǒng),圍繞如何提高該測溫系統(tǒng)的測量精準(zhǔn)度和靈敏度等性能問題,深入研究了錯(cuò)位光纖傳感器測溫系統(tǒng)。本論文的創(chuàng)新點(diǎn)歸納為以下幾點(diǎn):1)將FRM加入光譜測溫系統(tǒng)之中。與普通的傳感器相比,該干涉測量系統(tǒng)靈敏度明顯提升了一個(gè)數(shù)量級(jí)。普通光纖溫度傳感器所具有的輸出不穩(wěn)定與低靈敏度的缺點(diǎn),可以通過基于SMF錯(cuò)位光纖與FRM的溫度傳感器得到解決。2)在改進(jìn)的衰蕩腔測溫系統(tǒng)之中,利用環(huán)形衰蕩腔技術(shù)將溫度測量的光學(xué)信號(hào)解調(diào)轉(zhuǎn)換為電學(xué)信號(hào)解調(diào),避免了使用光譜儀測溫,取而代之的是使用光電探測器以及示波器的組合來測溫,很明顯這將有效的降低系統(tǒng)的成本以及體積。3)運(yùn)用基于Labview的虛擬儀器技術(shù)提高了數(shù)據(jù)處理的效率,并設(shè)計(jì)了三種程序算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。首先,本文簡述了光纖溫度傳感器的技術(shù)背景和近代發(fā)展,對(duì)光的模間干涉技術(shù)做了詳細(xì)介紹。基于這一干涉理論提出了一種馬赫增德爾干涉型單模錯(cuò)位光纖溫度傳感器,從理論上詳細(xì)分析了其錯(cuò)位結(jié)構(gòu)和傳感原理。該傳感器的主要特點(diǎn)是,使用錯(cuò)位熔接技術(shù)將一小段SMF錯(cuò)位熔接于兩段SMF之間,纖芯中一部分光耦合到光纖包層中,由于溫度對(duì)光纖包層和纖芯的折射率影響大小不同,導(dǎo)致輸出光譜的波長會(huì)跟隨著傳感器的環(huán)境溫度改變而發(fā)生漂移,因此,可以解調(diào)光的干涉輸出來計(jì)算出當(dāng)前溫度。接著著重闡述了單模錯(cuò)位光纖的制備過程,采用對(duì)比的方式確定實(shí)驗(yàn)中所使用的單模錯(cuò)位光纖的參數(shù),為系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了理論參數(shù)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。然后,在錯(cuò)位光纖的基礎(chǔ)上,提出了一種帶法拉第旋鏡結(jié)構(gòu)的高靈敏度光纖溫度傳感系統(tǒng)。該旋鏡的主要作用是提高溫度傳感器的靈敏度以及保證輸出光的偏振態(tài)穩(wěn)定性。根據(jù)干涉原理,本文理論分析了該溫度傳感器的光譜波長隨溫度變化的規(guī)律。實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果表明,在1539.42 1539.42nm-1553.90nm的波長范圍內(nèi),溫度從47℃-63℃變化,該傳感器的靈敏度和功率變化分別為0.89039nm/℃和2.257dB/℃。最后,針對(duì)光纖干涉測量方法解調(diào)復(fù)雜和對(duì)光源穩(wěn)定性要求高等問題,提出了一種基于錯(cuò)位光纖的衰蕩腔測溫系統(tǒng)。當(dāng)環(huán)形衰蕩腔腔內(nèi)光的衰減系數(shù)一定時(shí),衰蕩輸出會(huì)呈指數(shù)衰減。利用這一特性,可將錯(cuò)位光纖結(jié)構(gòu)置于環(huán)形腔內(nèi),通過改變環(huán)境溫度調(diào)節(jié)腔內(nèi)衰減系數(shù),從而分析衰蕩波形并計(jì)算出當(dāng)前溫度。另外實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理部分引入了Labview仿真軟件技術(shù),文章對(duì)該技術(shù)的背景和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了介紹。實(shí)驗(yàn)過程主要運(yùn)用Labview的虛擬儀器技術(shù)設(shè)計(jì)了三種程序算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了衰蕩時(shí)間與溫度間的線性關(guān)系并分析比較了三種算法的優(yōu)劣性,實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。
[Abstract]:In this paper , two kinds of temperature sensing systems based on single - mode ( SMF ) dislocation optical fiber have been widely used in the fields of petroleum , electric power , medical , aerospace and so on . In addition , Labview ' s virtual instrument technology is used to analyze the attenuation coefficient of the cavity and the current temperature is calculated . The experimental results show the linear relationship between the decay time and the temperature , and the advantages and disadvantages of the three algorithms are analyzed and the expected target is achieved .
【學(xué)位授予單位】：河南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP212

【參考文獻(xiàn)】

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1 汪進(jìn)鋒;徐曉剛;李鑫;侯丹;鄭敏;;光纖傳感器在預(yù)裝式變電站繞組熱點(diǎn)溫度監(jiān)測中的應(yīng)用[J];電測與儀表;2016年21期

2 陳忠霞;常龍;黃云前;王繼強(qiáng);文藝成;;基于LabVIEW的高校實(shí)驗(yàn)信息管理系統(tǒng)[J];微型機(jī)與應(yīng)用;2016年08期

3 李福新;白勇民;李靈;;基于LabVIEW的車位管理系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)設(shè)計(jì)方案[J];電子測試;2016年06期

4 程宏輝;陸沉;韓興博;王宇;柳義;吳長樂;;LabVIEW軟件在儲(chǔ)氫材料性能測試裝置的泄漏率評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J];計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué);2016年04期

5 喻飛;楊馥寧;譚永浩;茍暉卓;郭曉坤;齊洪方;;基于LabVIEW的智能養(yǎng)殖系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究[J];機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程;2016年04期

6 程信羲;陳其工;高文根;;基于LabVIEW的電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J];安徽工程大學(xué)學(xué)報(bào);2016年02期

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本文編號(hào)：2117575