本文關(guān)鍵詞：基于掃頻光源的光纖光柵溫度和應(yīng)力傳感系統(tǒng)

  更多相關(guān)文章： 光纖傳感器 光纖Bragg光柵 掃頻光源 溫度 應(yīng)力和應(yīng)變

【摘要】：隨著光纖的出現(xiàn)和光纖器件的發(fā)展,光纖傳感逐漸形成一門新興技術(shù)。光纖傳感技術(shù)擁有著許多傳統(tǒng)電學(xué)傳感技術(shù)無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。近年來,隨著光纖Bragg光柵(FBG)制作技術(shù)的不斷成熟及其應(yīng)用研究的日趨深入,光纖光柵在傳感領(lǐng)域中扮演了十分重要的角色,展現(xiàn)出其強(qiáng)大的生命力和發(fā)展前途�；谝陨媳尘�,本文對光纖Bragg光柵溫度和應(yīng)力傳感特性進(jìn)行了研究。首先以光纖光柵的物理模型為基礎(chǔ),介紹了光纖光柵的耦合模理論。在此基礎(chǔ)上,針對FBG及LPG兩種不同模式耦合的光柵,結(jié)合相應(yīng)的邊界條件,得到了它們光學(xué)特性的解析表達(dá)式。接著詳細(xì)分析了光纖Bragg光柵的應(yīng)變及溫度傳感原理,并闡述了產(chǎn)生光纖光敏性的微觀機(jī)理,介紹了兩種常見的光纖材料增敏技術(shù)。提出并搭建了基于掃頻光源的光纖光柵溫度和應(yīng)變傳感系統(tǒng)。系統(tǒng)使用了示波器代替光譜儀檢測光柵的反射峰,另外還使用了多個(gè)光柵進(jìn)行準(zhǔn)分布傳感,其中第一個(gè)光柵為參考光柵,其他光柵為傳感光柵。通過此系統(tǒng)：(1)研究了水及空氣中的光柵溫度傳感特性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：光柵在水及空氣中Bragg反射波長均隨著溫度的升高向長波長方向偏移,隨著溫度的降低向短波長方向偏移,并且基本都保持線性關(guān)系,只是水中和空氣中的斜率不同。(2)研究了光纖Bragg光柵的應(yīng)力和應(yīng)變傳感問題,實(shí)驗(yàn)給出了Bragg波長隨應(yīng)力增大向長波長方向偏移,且與光柵所受應(yīng)力基本為線性關(guān)系,根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步得到了波長偏移量與應(yīng)變關(guān)系曲線。(3)與光譜儀檢測Bragg波長偏移相比,本系統(tǒng)具有更高的測量精度。
【關(guān)鍵詞】：光纖傳感器 光纖Bragg光柵 掃頻光源 溫度 應(yīng)力和應(yīng)變
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP212
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 緒論10-15
• 1.1 研究背景及意義10
• 1.2 光纖光柵傳感技術(shù)特點(diǎn)10-12
• 1.3 光纖光柵傳感系統(tǒng)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀12-14
• 1.4 本論文的主要研究內(nèi)容14-15
• 2 光纖光柵傳感原理15-31
• 2.1 光纖光柵物理模型及耦合模理論15-23
• 2.1.1 光纖光柵物理模型15-16
• 2.1.2 耦合模理論16-18
• 2.1.3 傳輸矩陣分析法18-23
• 2.2 光纖BRAGG光柵傳感特性23-28
• 2.2.1 光纖Bragg光柵應(yīng)變傳感原理23-26
• 2.2.2 光纖Bragg光柵溫度傳感原理26-27
• 2.2.3 光纖Bragg光柵應(yīng)變—溫度靈敏度27-28
• 2.3 光纖的光敏性及增敏技術(shù)28-30
• 2.3.1 光纖的光敏性28-29
• 2.3.2 光纖增敏技術(shù)29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 3 光纖光柵溫度及應(yīng)力傳感器特性研究31-47
• 3.1 光纖光柵傳感系統(tǒng)結(jié)構(gòu)31-34
• 3.2 光纖光柵溫度探測實(shí)驗(yàn)34-43
• 3.2.1 單光柵溫度探測實(shí)驗(yàn)34-39
• 3.2.2 多光柵溫度探測實(shí)驗(yàn)39-43
• 3.3 光纖光柵應(yīng)力探測實(shí)驗(yàn)43-45
• 3.4 本章小結(jié)45-47
• 4 總結(jié)與展望47-49
• 參考文獻(xiàn)49-52
• 作者簡歷及攻讀碩士/博士學(xué)位期間取得的研究成果52-54
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集54

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本文編號：691335