環(huán)境濕度在化學(xué)工程、生物醫(yī)學(xué)、食品加工、農(nóng)業(yè)等許多領(lǐng)域里扮演著非常重要的角色。如何快速、實時、分布式地監(jiān)測環(huán)境濕度是目前人們對濕度傳感器研究的熱門話題。光纖濕度傳感器相比于傳統(tǒng)的濕度傳感器具有尺寸小、耐腐蝕、抗電磁干擾等固有特點在環(huán)境濕度監(jiān)測方面受到了廣泛的關(guān)注。然而在對環(huán)境濕度進行監(jiān)測時,溫度會對測量造成較大的影響,因此如何消除溫度影響是濕度傳感器設(shè)計的一大難題。在一些特殊應(yīng)用領(lǐng)域如高溫、化學(xué)腐蝕強等惡劣環(huán)境中,與濕敏材料結(jié)合的光纖濕度傳感器的性能將會受到濕敏材料本身性質(zhì)的影響,導(dǎo)致較大的測量誤差。針對以上問題,本論文基于干涉原理,設(shè)計并制作了兩種無濕敏材料涂覆的光纖濕度傳感器,并在理論和實驗上對其濕度和溫度傳感特性進行了詳細介紹。利用薄壁光子晶體光纖與多模光纖進行熔接,設(shè)計出一種基于馬赫-曾德爾干涉原理的光纖濕度傳感器,并使用飛秒激光器對其進行刻槽處理,使光子晶體光纖纖芯直接與外界環(huán)境接觸實現(xiàn)對環(huán)境相對濕度的監(jiān)測。通過實驗測得,該傳感器在濕度范圍為25%RH到80%RH時,其靈敏度為-0.077d B/%RH。此外,對其溫度傳感特性進行研究發(fā)現(xiàn),溫度變化不會引起干涉譜線強度發(fā)生變化... 

【文章頁數(shù)】：62 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 光纖傳感技術(shù)概述
        1.2.1 光纖傳感器定義與分類
        1.2.2 光纖傳感器特點
    1.3 光纖濕度傳感器
        1.3.1 光纖濕度傳感器的分類
        1.3.2 光纖濕度傳感器研究現(xiàn)狀
    1.4 本文主要內(nèi)容
第二章 干涉型光纖傳感器理論基礎(chǔ)研究
    2.1 光纖干涉技術(shù)
    2.2 光的干涉原理及其條件
    2.3 光纖Mach-Zehnder干涉?zhèn)鞲衅?br>        2.3.1 Mach-Zehnder光纖傳感器理論分析
        2.3.2 Mach-Zehnder溫度傳感原理
        2.3.3 Mach-Zehnder折射率傳感原理
    2.4 光纖Fabry-Perot干涉?zhèn)鞲衅?br>        2.4.1 Fabry-Perot光纖傳感器理論分析
        2.4.2 Fabry-Perot溫度傳感原理
        2.4.3 Fabry-Perot折射率傳感原理
    2.5 本章小結(jié)
第三章 基于光子晶體光纖M-Z結(jié)構(gòu)的溫度不靈敏濕度傳感器研究
    3.1 傳感器的制作與基本原理
    3.2 實驗過程與結(jié)果討論
    3.3 本章小結(jié)
第四章 基于開腔式Fabry-Perot干涉型光纖溫度不靈敏濕度傳感器研究
    4.1 傳感器結(jié)構(gòu)設(shè)計
    4.2 傳感原理
    4.3 實驗過程及結(jié)果討論
    4.4 本章小結(jié)
第五章 總結(jié)與展望
    5.1 工作總結(jié)
    5.2 工論文存在的問題及工作展望
參考文獻
攻讀碩士學(xué)位期間取得的科研成果
致謝



本文編號：3646499