近年來,光纖傳感器依靠著其相對于傳統傳感器的獨特優(yōu)勢而備受關注,例如尺寸小重量輕、靈敏度高、抗電磁干擾能力強、響應速度快以及化學和熱穩(wěn)定性高等等。作為其中最具有代表性的一員,法布里珀羅光纖傳感器特別是基于壓力敏感膜片的非本征型法布里珀羅光纖傳感器已經被廣泛應用于石油化工、電力系統、醫(yī)學、環(huán)境監(jiān)測、土木工程等諸多領域并取得了非常卓越的成就。伴隨著光纖通信技術的發(fā)展以及新材料和相關加工工藝的不斷完善,越來越多的材料被應用于光纖傳感器薄膜的制備中,其中硅材料因其優(yōu)異的機械、化學和熱穩(wěn)定性成為最為常用的材料之一,并且由于硅與玻璃之間的鍵合具有非常高的鍵合強度和相對簡單的工藝步驟使得硅薄膜光纖傳感器具有非常大的優(yōu)勢�，F如今大量的超薄材料例如銀薄膜、聚合物材料以及二維材料等也被應用于傳感器的壓力敏感薄膜制備中,依靠其材料本身較小的楊氏模量和非常薄的厚度可用于制備超高靈敏度的法布里珀羅光纖傳感器。對光纖傳感器光信號進行解調的方法依據其分析對象分為強度解調法、相位解調法、頻率解調法等等,不同的解調方法都具有各自獨特的優(yōu)點以及劣勢,在不同的應用領域以及商品化過程中常常根據自身的需求選擇合適的傳感器解調方... 

【文章來源】：山東大學山東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數】：134 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１法布里珀羅干涉儀的基本結構??法布里珀羅干涉光纖傳感器大致可以分成兩類：一類是本征型法布里珀羅光??

?山東大學博士學位論文???光纖Ａ?光纖Ｂ?光纖Ｃ??．．．Ｉ??￣??？?ｎ???ｊＶ?ｎ??ＩＩ，?Ｊｉ??高反膜－一＂?Ｒ??圖１．２?—種本征型法布里珀羅光纖傳感器結構??空氣??光纖Ａ?光纖Ｂ???１?－?■：?－?ｊ：?■?－?？?￣１???？???－???？－?－?－??????Ｌ????ｊ???．．．?．．?．．…．．?．１??毛細管??圖１．３?—種毛細管結構的非本征型法布里珀羅光纖傳感器??基于法布里珀羅干涉光纖傳感器結構簡單、靈敏度高等優(yōu)點，一直以來相??關工作者對不同材料及結構傳感器的研宄非常廣泛且深入，在很多領域也進行??了實踐應用，例如醫(yī)學領域的微創(chuàng)手術中使用的血壓傳感器以及油井、天然氣??井內的溫度和壓力監(jiān)測等等［８５－８７］。??１．３國內外研究現狀及存在的問題??早在１９８１年，法布里珀羅干涉光纖傳感器的概念就被ＰｅｔｕｃＡｏ朽Ａｊ‘，??Ｓ．ＪＩ８８］等人首次提出，他們利用單模光纖制作了一種不使用耦合器的法布里珀??羅光纖干涉儀并且得到了非常高靈敏度的相位移動測試結果。??１９８７年，紅８９］等人利用兩個帶有壓力傳感膜片的法布里珀羅腔制??作了一種高靈敏度的光纖壓力傳感器，首次提出了膜片式的非本征型法布里珀??羅光纖傳感器。之后隨著不同的材料被應用在壓力敏感薄膜上，越來越高靈敏??度的傳感器被開發(fā)出來。??１９９１年，等人利用單晶硅片作為敏感薄膜制作了光纖壓??力傳感器并用于靜態(tài)和動態(tài)壓力測量，由于其加工工藝和材料簡便使其成為后??期研宄最為廣泛的材料之一。

?＾?山東大學博士學位論文???第二章薄膜式法布里珀羅光纖傳感器的理論基礎??上一章主要介紹了本論文研宄工作的應用背景，大致分析法布里珀羅光纖傳??感器的基本原理與分類。本章在上一章的基礎上對薄膜式法布里珀羅光纖傳感器??的基本工作原理與表征方法進行深入介紹。分別從傳感器壓力分析和溫度分析的??角度對其干涉條紋以及薄膜形變進行理論計算，并且介紹兩種信號的解調方法以??及優(yōu)劣點。??２．１薄膜式法布里珀羅光纖傳感器的工作原理??２．１．１多光束干涉的基本原理??第一章中介紹過法布里珀羅干涉光纖傳感器劃分為很多種類型，但是不論是??本征型還是非本征型光纖傳感器都遵循兩個或者多個平行平面間的多光束干涉??原理即法布里珀羅干涉儀的基本原理，因此首先分析一下多光束干涉的基本原理。??＿??ａｔｔ＇?ａｔｔｌｒ，２ｅ￣ｌＳ?ａｔｔ＇ｒ＾ｅ－１２５?ａｔｔｒｒ，６ｅ￣ｌ３Ｓ??圖２．?１多光束干涉的基本原理??圖２．?１為一束光在兩個平行平面之間發(fā)生多次反射和透射產生多光束干涉??的原理圖。假設一束振幅為ａ的單色光束入射進入一塊厚度為ｈ，折射率為ｎ的??兩表面嚴格平行的透明平板中并在平板內部發(fā)生多次的反射和透射。平行平板上??下界面的透射率分別為ｔ和ｔ’，光束從透明平板外部射入界面上的界面反射率??為ｒ，光束從透明平板內部射入界面上的界面反射率為ｒ’。各級次的透射光束??依次為ａｔｔ’，ａｔｔ’?ｒ?‘２，?ａｔｔ’?ｒ?‘４，ａｔｔ’?ｒ?‘６…相鄰光束之間的相位差５為：??２ｔｃ?Ａｎ??５?＝?—?Ａ?＝?—?ｎｈ?？?ｃｏｓｙ?（２．１）??Ａ?Ａ??９??

【參考文獻】：
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博士論文
[1]煤礦開采多參量光纖光柵智能感知理論及關鍵技術[D]. 梁敏富.中國礦業(yè)大學 2019

碩士論文
[1]基于光纖傳輸的工業(yè)傳感器網絡設計研究[D]. 趙智增.北方工業(yè)大學 2016
[2]光纖法布里-珀羅傳感器腔長解調新方法與系統研究[D]. 黃海.重慶大學 2010



本文編號：3247240