本文選題：光纖傳感器 + 光纖彎曲損耗　； 參考：《大連理工大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：光纖傳感技術(shù)是伴隨光導(dǎo)纖維、光電子及光纖通信技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來的一種新型傳感技術(shù),正逐漸成為一個衡量國家信息化發(fā)展程度的標(biāo)志之一。由于光纖傳感器具有結(jié)構(gòu)小、抗電磁干擾能力強(qiáng)、復(fù)用能力強(qiáng)、易于構(gòu)建傳感網(wǎng)絡(luò)等優(yōu)點(diǎn),具有廣泛的應(yīng)用價值,受到越來越多的關(guān)注。本論文根據(jù)對當(dāng)前光纖傳感器發(fā)展現(xiàn)狀的分析,以基于彎曲光纖的干涉型光纖傳感器的研究為出發(fā)點(diǎn),以簡化傳感器的制作工藝、提高傳感器性能(包括探測精度、靈敏度及穩(wěn)定性)等為研究目標(biāo),進(jìn)行了可用于雙通道檢測和消除溫度交叉敏感的傳感器結(jié)構(gòu)、彎曲干涉結(jié)構(gòu)的雙通道折射率傳感器、基于錐形光纖的溫度靈敏度可調(diào)諧法布里-珀羅干涉儀等多種傳感器設(shè)計、制備、測試分析和優(yōu)化,實現(xiàn)了多種新型干涉型光纖傳感器的研究與應(yīng)用。論文的主要工作如下：1.將光纖彎曲損耗的物理機(jī)制與光纖馬赫-曾德干涉原理相結(jié)合,設(shè)計和實現(xiàn)了一種基于彎曲光纖干涉的傳感器結(jié)構(gòu)。通過對該傳感器結(jié)構(gòu)的工作原理進(jìn)行分析,得出了該結(jié)構(gòu)可用作環(huán)境折射率傳感的結(jié)論,并在實驗上驗證了其傳感性能。通過控制彎曲角度得到不同的傳感器結(jié)構(gòu),并對其折射率傳感特性進(jìn)行實驗分析,得到最高的折射率靈敏度可達(dá)204nm/RIU。同時,通過改變彎曲角度,制備具有不同彎曲角度的干涉結(jié)構(gòu),并對不同彎曲角度的光纖干涉結(jié)構(gòu)進(jìn)行靈敏度分析。2.設(shè)計了一種基于波長調(diào)制的光纖彎曲結(jié)構(gòu)的傳感器,對設(shè)計原理與制備方法進(jìn)行了闡述,并對該傳感器結(jié)構(gòu)的折射率與溫度傳感特性進(jìn)行實驗研究。進(jìn)而,根據(jù)波長調(diào)制光纖彎曲結(jié)構(gòu)的特點(diǎn),提出了一種新型的雙通道光纖干涉?zhèn)鞲衅?實驗表明：兩個通道可以進(jìn)行無串?dāng)_的雙通道測量,通過對其溫度傳感特性進(jìn)行分析得出：在低于25℃的環(huán)境中,雙通道的傳感器可以實現(xiàn)溫度不敏感的折射率測量目標(biāo)；由于兩個通道的溫度響應(yīng)極為接近,這樣有益于實現(xiàn)溫度自補(bǔ)償?shù)臏y量目標(biāo)。3.為進(jìn)一步優(yōu)化基于光纖彎曲結(jié)構(gòu)傳感器的性能,將光纖彎曲結(jié)構(gòu)與長周期光纖光柵進(jìn)行復(fù)用,實現(xiàn)了溫度與折射率雙參量的同時測量,采用相對波長變化的解調(diào)方式實現(xiàn)了溫度補(bǔ)償,得到溫度不敏感的折射率測量結(jié)果。為解決干涉結(jié)構(gòu)透射譜的帶寬較寬而嚴(yán)重影響探測精度和分辨率的問題,將彎曲干涉結(jié)構(gòu)與環(huán)形激光器相結(jié)合,構(gòu)建了一種基于環(huán)形激光器的折射率傳感器系統(tǒng),實現(xiàn)了高精度的基于光纖環(huán)形激光器的折射率傳感系統(tǒng)。4.針對光纖法布里-珀羅(Fabry-Perot, FP)干涉儀在傳感應(yīng)用過程中存在的溫度交叉敏感問題,提出了利用在光纖FP腔內(nèi)引入具有自由度的反射端面的結(jié)構(gòu)優(yōu)化方案,有效地解決了FP干涉儀的溫度交叉敏感問題。將理論與實驗相結(jié)合,對該光纖FP干涉儀結(jié)構(gòu)的溫度特性進(jìn)行了分析,得出了其等效熱膨脹系數(shù)：通過優(yōu)化設(shè)計參數(shù),成功制備了傳感器結(jié)構(gòu),實現(xiàn)了溫度響應(yīng)的調(diào)節(jié),并證明了優(yōu)化方案的可行性；對光纖FP干涉儀應(yīng)變特性的研究表明該傳感結(jié)構(gòu)具有良好的溫度免疫性、機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性。
[Abstract]:Optical fiber sensing technology with optical fiber sensing technology, a new development of optoelectronic and optical fiber communication technology is developing rapidly, it has gradually become one of the signs of a measure of national informatization level. Because the optical fiber sensor has the advantages of small structure, anti electromagnetic interference ability, high reusability, easy to build sensor networks etc. and has wide application value, has attracted more and more attention. This paper based on the analysis of the current status of the development of optical fiber sensor, point to research on interferometric fiber optic sensor based on optical fiber bending is, to simplify the fabrication process of the sensor, improve the sensor performance (including detection accuracy, sensitivity and stability) as the research object that can be used for dual channel detection and elimination of temperature sensor cross sensitivity of refractive index sensor, dual channel interference structure based on bending. The tapered optical fiber temperature sensitivity tunable Fabri Perot interferometer and other sensor design, preparation, testing analysis and optimization, the research and application of several novel interferometric fiber optic sensor. The main work is as follows: 1. the physical mechanism and fiber Maher Ceng De bending loss of optical fiber interference principle of combination design and the realization of a bend sensor structure based on fiber interferometer. By analyzing the work principle of the sensor structure, the structure can be used as the ambient refractive index sensing results, and experimentally verified. The sensing performance by different sensor structure by controlling the bending angle and the refractive index sensing characteristics through experimental analysis, get the highest refractive index sensitivity is 204nm/RIU. at the same time, by changing the bending angle, the interference nodes were prepared with different bending angles of the structure, and The bending angle of the optical fiber interference structure sensitivity analysis.2. design of a fiber sensor based on wavelength modulation of the bent structure, the design principle and preparation methods were introduced, and the refractive index and temperature sensing properties of the sensor structure were investigated. Then, according to the characteristics of wavelength modulation optical fiber bending structure and put forward a new type of dual channel optical fiber interferometric sensor, experimental results show that the two channels can be dual channel measurement without crosstalk, through the temperature sensing characteristics analysis: at less than 25 degrees Celsius in the environment, the dual channel sensor can achieve the temperature refractive index measurement target for two; the temperature of the channel response is very close, it is beneficial to realize the temperature measurement of target.3. compensation in order to further optimize the performance of optical fiber bending sensor based on the structure. Fiber bending structure reuse and long period fiber grating, the refractive index and temperature measurement of two parameters at the same time, the relative wavelength demodulation method realizes temperature compensation, temperature refractive index measurement results. In order to solve the interference structure of the transmission spectrum of wide bandwidth and seriously affect the accuracy and resolution of the problem the bending structure and interference, ring laser combination, constructs a ring laser refraction rate sensor system based on the birefringent fiber ring laser.4. sensing system based on optical fiber rate Fabri Perot based on high precision (Fabry-Perot, FP) interference exists in the sensing application process instrument temperature cross sensitivity problem, put forward the introduction of structure optimization scheme with reflector freedom in optical fiber FP cavity, effectively solves the FP interferometer temperature cross sensitivity The problem will be. The combination of theory and practice, the temperature characteristic of the optical fiber FP interferometer instrument structure is analyzed, the equivalent thermal expansion coefficient: by optimizing the design parameters, the structure of the sensor was successfully prepared, adjust the temperature response, and proved the feasibility of Optimization Research for strain characteristics of fiber; FP interference shows that the sensing structure has good immunity temperature, mechanical strength and stability.

【學(xué)位授予單位】：大連理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP212

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 錢忠遠(yuǎn);;對于傳感器的探討[J];數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用;2011年01期

2 ;傳感器應(yīng)用[J];黃岡職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報;2012年04期

3 林友德;孫伯銘;朱超英;;傳感器技術(shù)講座[J];儀器制造;1984年03期

4 高迎春;傳感器應(yīng)用產(chǎn)品的生產(chǎn)動向[J];傳感器技術(shù);1985年01期

5 魏世鈞;;傳感器發(fā)展概況評述[J];儀表工業(yè);1986年01期

6 曉晨;;傳感器——未來市場的關(guān)鍵技術(shù)[J];激光與光電子學(xué)進(jìn)展;1993年04期

7 劉兆琦;;傳感器的發(fā)展趨勢和世界傳感器市場的現(xiàn)狀[J];圖書與石油科技信息;1995年02期

8 唐敏;我國傳感器產(chǎn)業(yè)規(guī)模和應(yīng)用要有更大發(fā)展[J];電子與自動化;1995年05期

9 吳曉豐;國內(nèi)外傳感器應(yīng)用電路集錦[J];測控技術(shù);1995年01期

10 ;國內(nèi)外傳感器應(yīng)用電路集錦[J];測控技術(shù);1996年03期

相關(guān)會議論文 前10條

1 李鳳保;劉金;;網(wǎng)絡(luò)化傳感器技術(shù)[A];中國工程物理研究院科技年報（2002）[C];2002年

2 路志剛;;傳感器在汽車工業(yè)中的應(yīng)用與開發(fā)[A];第一屆長三角地區(qū)傳感技術(shù)學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2004年

3 呂鑫;趙陽;;無線傳感器在核電站中應(yīng)用的探討[A];中國核動力研究設(shè)計院科學(xué)技術(shù)年報（2009）[C];2011年

4 蘇斕;雷煜卿;;傳感器技術(shù)在電力行業(yè)中的應(yīng)用[A];2011電力通信管理暨智能電網(wǎng)通信技術(shù)論壇論文集[C];2011年

5 吳曉斐;陳德智;;塑料光纖的傳感器應(yīng)用[A];2009年研究生學(xué)術(shù)交流會通信與信息技術(shù)論文集[C];2009年

6 于少軼;臧勇;;非接觸磁彈性傳感器的理論研究及實驗[A];全國煉鋼連鑄過程自動化技術(shù)交流會論文集[C];2006年

7 金偉;陶磊;張瑩;周超;金欽漢;牟穎;;納米粒子在表面等離子體子共振傳感器中的應(yīng)用研究[A];第十一次中國生物物理學(xué)術(shù)大會暨第九屆全國會員代表大會摘要集[C];2009年

8 沈觀林;;應(yīng)變電測與傳感器技術(shù)的發(fā)展及其在工程結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[A];工程力學(xué)學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2004年

9 ;前言[A];2000全國力學(xué)量傳感器及測試、計量學(xué)術(shù)交流會論文集[C];2000年

10 崔書平;張志鵬;;IEEE1451．2協(xié)議研究及實現(xiàn)[A];2008’“先進(jìn)集成技術(shù)”院士論壇暨第二屆儀表、自動化與先進(jìn)集成技術(shù)大會論文集[C];2008年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 本報記者 付麗娟;扼信息技術(shù)之頸 中國傳感器企業(yè)任重而道遠(yuǎn)[N];機(jī)電商報;2006年

2 中國電子元件行業(yè)協(xié)會敏協(xié)分會;我國傳感器產(chǎn)業(yè)：由傳統(tǒng)向新型轉(zhuǎn)變[N];中國電子報;2009年

3 本報記者 陳炳欣;傳感器：智能家電催生新市場 低功耗受青睞[N];中國電子報;2012年

4 本報記者 趙艷秋;傳感器發(fā)展氣象萬千[N];中國電子報;2002年

5 劉亮;“藍(lán)�！毙袠I(yè)帶動傳感器技術(shù)發(fā)展[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報;2009年

6 朱榮威;傳感器技術(shù)面臨傳統(tǒng)向新型突破[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報;2009年

7 嵇尚東;揚(yáng)州傳感器監(jiān)測“嫦娥飛天”[N];江蘇經(jīng)濟(jì)報;2010年

8 賽迪顧問研究員 李東宏;聚焦發(fā)動機(jī)電子控制系統(tǒng)傳感器[N];中國電子報;2004年

9 本報記者 郭宏;傳感器產(chǎn)業(yè)發(fā)展應(yīng)“小精尖”[N];中國證券報;2012年

10 劉超;汽車傳感器市場前景看好 主動式應(yīng)用漸廣[N];中國電子報;2008年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 羅少華;基于隨機(jī)集的被動多傳感器目標(biāo)跟蹤方法研究[D];國防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

2 張興旺;高靈敏光微流回音壁模式微腔生化傳感器[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

3 張元飛;機(jī)器人靈巧手指尖柔性觸覺傳感器研制及操作研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2012年

4 張信普;彎曲光纖干涉型傳感器的制備及特性研究[D];大連理工大學(xué);2016年

5 陳家贏;對地觀測傳感器信息資源建模和管理研究[D];武漢大學(xué);2010年

6 彭暉;分子印跡體聲波仿生傳感器的研制及蛋白質(zhì)與抗癌藥物作用的研究[D];湖南大學(xué);2001年

7 劉禮;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)能問題及相關(guān)的圖論問題[D];蘭州大學(xué);2008年

8 黃建;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)認(rèn)證與安全檢測研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

9 龍慧;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分布式目標(biāo)跟蹤問題研究[D];中南大學(xué);2013年

10 李曉霞;凝血酶和可卡因電化學(xué)適體傳感器的研究[D];陜西師范大學(xué);2008年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 侯歡歡;基于硅酸鑭混合位型NO_2傳感器[D];河北聯(lián)合大學(xué);2014年

2 魚自強(qiáng);無人機(jī)近紅外數(shù)據(jù)處理方法研究[D];中國地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

3 陳麗珠;設(shè)計制備靜電紡納米纖維膜/石英晶體微天平氨氣傳感器[D];五邑大學(xué);2015年

4 孫歡歡;無線傳感器網(wǎng)絡(luò)分布式數(shù)據(jù)存儲研究[D];長安大學(xué);2015年

5 吳驊躍;傳感器網(wǎng)絡(luò)基站的數(shù)據(jù)存儲與g惴ㄑ芯縖D];長安大學(xué);2015年

6 沈維佳;多傳感器小車的控制系統(tǒng)設(shè)計與研究[D];南京理工大學(xué);2015年

7 葛維冬;三維指尖柔性觸覺傳感器的研究[D];安徽工程大學(xué);2015年

8 盛龍;光纖法珀傳感器解調(diào)方法的研究[D];電子科技大學(xué);2014年

9 馬春林;基于偏振光傳感器的四旋翼實驗平臺設(shè)計實現(xiàn)[D];大連理工大學(xué);2015年

10 唐霓葉;基于上下文感知的乘車感知算法研究和實現(xiàn)[D];電子科技大學(xué);2015年

，

本文編號：1741066