長(zhǎng)距離光纖折射率傳感技術(shù)研究.pdf

1、長(zhǎng)距離的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)在一些應(yīng)用領(lǐng)域中具有非常重要的作用，比如化工產(chǎn)業(yè)，海洋環(huán)境評(píng)估和管道安全監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域。折射率參數(shù)作為物質(zhì)的內(nèi)在屬性，與物質(zhì)的化學(xué)、物理性質(zhì)之間有著非常密切的聯(lián)系。所以在一些的應(yīng)用領(lǐng)域中，對(duì)折射率進(jìn)行長(zhǎng)距離的實(shí)時(shí)性檢測(cè)具有非常重要的實(shí)際意義。本論文主要研究?jī)?nèi)容為長(zhǎng)距離的折射率傳感技術(shù)，具體研究?jī)?nèi)容如下：
　　1、基于光時(shí)域反射技術(shù)提出了一種反射型的長(zhǎng)距離折射率傳感器。該傳感器通過(guò)測(cè)量光纖端面與樣品溶液之間的菲涅爾反射信

2、號(hào)，能夠輕易地獲得一定距離以外的折射率變化信息。該傳感器具有制作簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明了該傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)的測(cè)量距離可達(dá)100.8km，在折射率范圍1.3486～1.4525，折射率的靈敏度范圍為38.71dB/RIU～304.89dB/RIU。實(shí)驗(yàn)還通過(guò)人為的施加干擾驗(yàn)證了該傳感器具有較好的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，在長(zhǎng)距離的折射率傳感領(lǐng)域中具有較好的應(yīng)用前景。
　　2、提出并實(shí)現(xiàn)了一種基于菲涅爾反射的準(zhǔn)分布折射率傳感器。利用光

3、耦合器從光纖鏈路上分出的光纖末梢切平后被作為折射率傳感頭。在多個(gè)折射率傳感頭之間采用不同長(zhǎng)度的延遲光纖，利用不同位置傳感處的菲涅爾反射信號(hào)回到測(cè)量端的時(shí)間差來(lái)實(shí)現(xiàn)距離可分辨的多點(diǎn)測(cè)量。我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了測(cè)量距離為16公里雙點(diǎn)折射率傳感，并表明了該傳感器在折射率范圍1.3486～1.4525，其對(duì)應(yīng)的靈敏度范圍為38.785dB/RIU～305.430dB/RIU。實(shí)驗(yàn)還通過(guò)增加傳感頭的數(shù)量進(jìn)一步驗(yàn)證了該傳感器的多點(diǎn)復(fù)用能力。
　　

4、3、提出了一種基于反射型長(zhǎng)周期光纖光柵（Long Period Fiber Grating，LPFG）的長(zhǎng)距離雙參數(shù)傳感技術(shù)，該傳感技術(shù)通過(guò)連接LPFG和Sagnac干涉環(huán)實(shí)現(xiàn)了折射率與溫度的同時(shí)監(jiān)測(cè)。在一個(gè)傳統(tǒng)的LPFG末端連接一個(gè)Sagnac干涉環(huán)，是LPFG工作在反射模式，這種結(jié)構(gòu)更適合一些長(zhǎng)距離傳感。因?yàn)長(zhǎng)PFG與Sagnac具有不同的溫度和折射率靈敏度，所以可以通過(guò)監(jiān)測(cè)LPFG的諧振峰和Sagnac干涉峰的波長(zhǎng)移動(dòng)來(lái)同時(shí)獲得溫