基于异丙醇腔Fabry-Pérot干涉仪的高灵敏度温度和应变传感特性研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yoyoluo5531
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在过去的二十年里,由于光电子和光纤通信产业的快速发展,光纤传感器技术已经成为光电子和光纤通信等相关产业必不可少的一部分。在与光纤传感器对比时,传统的电类传感器不具有灵敏度高、结构小巧、功耗低、不易受电磁干扰等独特的优点。截止到今天,光纤传感器被用于飞机、船舶、桥梁和建筑的实时监测,其巨大的工业潜力是不容置疑的。本文提出一种基于光纤异丙醇腔Fabry-Pérot干涉仪高灵敏度的温度和应变的传感特性研究。首先,简述光纤干涉仪的种类、应用以及光纤Fabry-Pérot干涉仪的常规制作方法,详述国内外光纤Fabry-Pérot干涉仪对温度和应变测量的研究现状及应用前景等。其次,介绍了光纤Fabry-Pérot干涉仪的基本理论,对光束干涉的原理、干涉仪温度及轴向应变的传感原理进行了详细的探讨,并建立了Fabry-Pérot干涉仪的理论模型,使用光束传播法(Beam Propagation Method,BPM)仿真了空气腔Fabry-Pérot干涉仪和异丙醇腔Fabry-Pérot干涉仪的光束传输情况、能量分布情况。接着,详细讲述空气腔Fabry-Pérot干涉仪的设计和制作方法,介绍了温度及轴向应变的测量系统及实验方法,进行了温度及轴向应变传感的特性分析,对温度及轴向应变灵敏度的影响参数进行了实验验证,并与理论相比较。最后,设计并制作了一种基于异丙醇腔光纤Fabry-Pérot干涉仪的新型传感器,当传感器感受到的温度和轴向应变发生变化时,干涉谱线就会发生移动,研究了温度及轴向应变传感特性,对影响温度及轴向应变灵敏度的参数进行了实验验证,并与理论相比较。最后进行实验结果的误差分析及并提出相应的解决方案。
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