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

【摘要】：相比于傳統(tǒng)傳感技術,光纖傳感器因其質量輕、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)點而備受人們青睞。隨著光纖傳感技術的不斷發(fā)展,現(xiàn)已廣泛應用于石油、電力、醫(yī)療、航天等領域,至今光纖傳感器可測的物理量已多達70多種�，F(xiàn)階段學者們的研究主要集中在光纖傳感器系統(tǒng)的多參數(shù)測量設計、傳感器靈敏度和穩(wěn)定性的提高、新型的傳感器結構研究等方向。在本文里主要提出了兩種基于單模(SMF)錯位光纖的溫度傳感系統(tǒng),圍繞如何提高該測溫系統(tǒng)的測量精準度和靈敏度等性能問題,深入研究了錯位光纖傳感器測溫系統(tǒng)。本論文的創(chuàng)新點歸納為以下幾點: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數(shù)量級。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,可以通過基于SMF錯位光纖與FRM的溫度傳感器得到解決。2)在改進的衰蕩腔測溫系統(tǒng)之中,利用環(huán)形衰蕩腔技術將溫度測量的光學信號解調轉換為電學信號解調,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)運用基于Labview的虛擬儀器技術提高了數(shù)據(jù)處理的效率,并設計了三種程序算法對數(shù)據(jù)進行處理分析。首先,本文簡述了光纖溫度傳感器的技術背景和近代發(fā)展,對光的模間干涉技術做了詳細介紹。基于這一干涉理論提出了一種馬赫增德爾干涉型單模錯位光纖溫度傳感器,從理論上詳細分析了其錯位結構和傳感原理。該傳感器的主要特點是,使用錯位熔接技術將一小段SMF錯位熔接于兩段SMF之間,纖芯中一部分光耦合到光纖包層中,由于溫度對光纖包層和纖芯的折射率影響大小不同,導致輸出光譜的波長會跟隨著傳感器的環(huán)境溫度改變而發(fā)生漂移,因此,可以解調光的干涉輸出來計算出當前溫度。接著著重闡述了單模錯位光纖的制備過程,采用對比的方式確定實驗中所使用的單模錯位光纖的參數(shù),為系統(tǒng)設計提供了理論參數(shù)和實驗依據(jù)。然后,在錯位光纖的基礎上,提出了一種帶法拉第旋鏡結構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。實驗測量結果表明,在1539.42 1539.42nm-1553.90nm的波長范圍內,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,針對光纖干涉測量方法解調復雜和對光源穩(wěn)定性要求高等問題,提出了一種基于錯位光纖的衰蕩腔測溫系統(tǒng)。當環(huán)形衰蕩腔腔內光的衰減系數(shù)一定時,衰蕩輸出會呈指數(shù)衰減。利用這一特性,可將錯位光纖結構置于環(huán)形腔內,通過改變環(huán)境溫度調節(jié)腔內衰減系數(shù),從而分析衰蕩波形并計算出當前溫度。另外實驗數(shù)據(jù)處理部分引入了Labview仿真軟件技術,文章對該技術的背景和優(yōu)點進行了介紹。實驗過程主要運用Labview的虛擬儀器技術設計了三種程序算法對數(shù)據(jù)進行處理分析。實驗結果驗證了衰蕩時間與溫度間的線性關系并分析比較了三種算法的優(yōu)劣性,實現(xiàn)了預期目標。
[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 .
【學位授予單位】：河南師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP212

【參考文獻】

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本文編號：2117575