發(fā)布時間：2021-07-13 00:20

　　隨著光纖傳感技術的發(fā)展,光纖傳感器的應用范圍得到了極大地拓展。光纖傳感器具有結構靈巧多樣、可測量對象廣、抗電磁干擾及腐蝕、可遠程監(jiān)測等優(yōu)勢,因此在化學化工、航空航天、工業(yè)生產、工程維護、環(huán)境監(jiān)測等領域備受工作人員的青睞。本文提出了一種基于光纖Michelson干涉儀與光纖Fabry-P（?）rot干涉儀級聯(lián)的混合型傳感結構,該結構可以實現溫度與橫向壓力的同時測量。本文的主要研究內容如下:首先在理論上分析了光纖Michelson干涉儀的基本原理及其溫度傳感原理,制作了基于錯位熔接的光纖Michelson干涉儀,其錯位熔接量為5μm、6μm、7μm,通過實驗研究了三種干涉儀結構的溫度傳感特性,分析了錯位量與所激發(fā)高價模式的關系。實驗探究了光纖Michelson干涉儀的橫向壓力傳感特性。其次對空氣腔光纖Fabry-P（?）rot干涉儀的傳感原理進行闡述,并分析了該結構對橫向壓力傳感的基本原理。介紹了空氣腔光纖Fabry-P（?）rot干涉儀的制作過程,通過干涉頻譜的傅里葉變換分析其干涉成分。通過實驗探究了空氣腔長為69μm、83μm和108μm的光纖Fabry-P（?）rot干涉儀的溫度傳感... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數】：71 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

光纖傳感過程示意圖

干涉型光纖傳感器因其具有較高的測量靈敏度、結構多樣、設計靈活等優(yōu)點在科學研究和工程應用中的地位越來越重要。干涉型光纖傳感器是指被測物理量在光纖調制區(qū)光束相位進行調制，進而實現對待測物理量檢測的光纖傳感器。相位調制型光纖干涉儀通常包括光纖 Mach-Zehnder 干涉儀[10-13]、光纖 Michelson 干涉儀[14-16]、光纖 Sagnac 干涉儀[17]和光纖 Fabry-Pérot 干涉儀[18-20]等。(1) 光纖 Michelson 干涉儀光纖 Michelson 干涉儀結構示意圖如圖 1-2 所示，光源發(fā)出的光經過耦合器后形成兩束光，兩束光經過光纖反射面反射后再次經過耦合器時相遇，當待測物理量作用于傳感臂光纖時，會對傳感臂內傳輸的光進行相位調制，此時相遇的兩束光之間產生了一個相位差，因此當兩束光再相遇時會產生相干疊加，即產生干涉。使用光探測器對干涉光進行探測，待測物理量的變化會引起干涉光相位差的變化，因此解調干涉光譜的變化即可反推出待測物理量的大小。

哈爾濱工業(yè)大學碩士學位論文誤差的影響，抗干擾能力差，因此人們提出了在線一體化的光纖 Michelson 干涉儀，如圖 1-3 所示，其傳感臂與參考臂集成與一根光纖。光源光束經過耦合器時一部分光被激發(fā)形成包層模，并在光纖包層中傳輸，其余光束繼續(xù)在光纖纖芯傳輸，光束被經過特殊處理(鍍膜等)的光纖端面被反射回來，再次經過耦合器時，包層模被耦合回光纖纖芯。由于兩束光的光程不同，因此兩束光相遇時會產生干涉。當外界物理量發(fā)生變化時，在光纖包層傳輸的包層模的相位參量被調制，進而使干涉光的相位發(fā)生變化。其中，包層中傳輸的光束易受到外界物理量的影響對應傳統(tǒng)光纖 Michelson 干涉儀中的傳感臂，光纖纖芯中傳輸的光束不易受外界物理量變化的影響，對應傳統(tǒng)光纖 Michelson 干涉儀中的參考臂。常用的光纖干涉儀結構包括基于凸錐結構的光纖 Michelson 干涉儀、基于錯位結構的光纖Michelson 干涉儀、基于凹型錐結構的光纖 Michelson 干涉儀等。


本文編號：3280946