干涉型光纖微弱電場(chǎng)傳感器研究.pdf

1、光纖傳感器以其抗干擾性強(qiáng)、靈敏度高等特點(diǎn)越來(lái)越受到人們的重視。隨著窄線寬激光光源、單模光纖及相關(guān)光器件性能的不斷完善，光纖傳感器種類在增加，性能也在不斷提高。光纖干涉型微弱電場(chǎng)傳感器就是其中的一種，它被認(rèn)為是純電學(xué)檢測(cè)手段的最有競(jìng)爭(zhēng)力的替代技術(shù)。在設(shè)計(jì)和工藝實(shí)現(xiàn)方面，光纖微弱電場(chǎng)傳感器的光學(xué)結(jié)構(gòu)正從Mach-Zehnder結(jié)構(gòu)向Michelson結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變，而換能材料則正從線性壓電材料向非線性電致伸縮材料轉(zhuǎn)變。本論文主要研究光纖微弱電場(chǎng)傳

2、感器原理，高靈敏度光纖微弱電場(chǎng)傳感器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和工藝制作。主要內(nèi)容包括： 1.詳細(xì)分析了基于全光纖Michelson干涉儀和電致伸縮換能材料的微弱電場(chǎng)傳感系統(tǒng)的原理，論證、推導(dǎo)了相關(guān)公式，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 2.詳細(xì)闡述和分析了電致伸縮材料的原理和特性，設(shè)計(jì)了一種以PLZT電致伸縮材料為敏感元件的“工”字型光纖微弱電場(chǎng)換能器，對(duì)其制作工藝進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究，給出了關(guān)鍵參數(shù)設(shè)置和制作方法。 3.完成了

3、系統(tǒng)的制作，實(shí)現(xiàn)了一套基于非線性電致伸縮材料PLZT和改進(jìn)的全光纖Michelson干涉儀的微弱電場(chǎng)探測(cè)系統(tǒng)。對(duì)系統(tǒng)性能進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)測(cè)試和分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)較好地解決了 噪聲問題，對(duì)被測(cè)電場(chǎng)具有非常好的線性響應(yīng)。系統(tǒng)具有較高的靈敏度，在5Hz的頻率點(diǎn)上最小可探測(cè)電場(chǎng)達(dá)到了0.022，獲得了預(yù)期效果。 4.參與了微弱磁場(chǎng)光纖傳感器的研究（這部分工作因篇幅原因不作為主要內(nèi)容寫入本論文），在此基礎(chǔ)上提出一種將微弱電場(chǎng)傳感系