光纖F-P傳感器頻分波分復(fù)用方法研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、光纖傳感技術(shù)由于具有抗干擾能力強、本質(zhì)安全、可測量量多、測量動態(tài)范圍大、可遠(yuǎn)程監(jiān)測等優(yōu)點,在光纖技術(shù)發(fā)展起來后就立即引起了眾多研究人員的興趣。光纖Fabry-Perot(F-P)傳感器是技術(shù)最為成熟、應(yīng)用最為廣泛的光纖傳感器之一。論文首先對光纖Fabry-Perot傳感器的原理、結(jié)構(gòu)作了一些簡單的介紹,然后詳細(xì)分析了光纖Fabry-Perot傳感器復(fù)用技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀,發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的光纖Fabry-Perot傳感器復(fù)用效率比較低,復(fù)用系統(tǒng)的結(jié)

2、構(gòu)也比較復(fù)雜,實用價值不大,因此探索更先進(jìn)、更簡單實用,更經(jīng)濟的復(fù)用方法對推動光纖Fabry-Perot傳感器的研究及應(yīng)用具有十分重要的意義。 首先提出了光纖Fabry-Perot傳感器的波分復(fù)用方法,并討論了光纖EFPI傳感器與光纖Fizeau傳感器在復(fù)用能力上的差異;建立了光纖EFPI傳感器的粗波分復(fù)用系統(tǒng),并進(jìn)行應(yīng)變測量實驗,實驗結(jié)果表明該傳感器復(fù)用系統(tǒng)性能優(yōu)良,應(yīng)變測量精度高,達(dá)到±2.5me。 對光纖Fizea

3、u傳感器空間頻分復(fù)用原理和解調(diào)算法進(jìn)行分析,并根據(jù)實際需要選擇傅里葉解調(diào)算法作為最合適的解調(diào)方法;組合光纖Fabry-Perot傳感器波分復(fù)用方法與光纖Fizeau傳感器空間頻分復(fù)用(SFDM)方法,提出了光纖Fizeau傳感器頻分波分(SFDM/WDM)復(fù)用方法,該方法可復(fù)用傳感器數(shù)量是波分與空間頻分復(fù)用數(shù)量的乘積,其復(fù)用潛力巨大,理論上可以復(fù)用近一百的傳感器;建立了基于SFDM/CWDM復(fù)用方法的應(yīng)變測量系統(tǒng);應(yīng)變實驗發(fā)現(xiàn)腔長差較小

4、的兩光纖Fizeau傳感器在SFDM復(fù)用系統(tǒng)中會出現(xiàn)較大的串?dāng)_,對串?dāng)_產(chǎn)生的原因進(jìn)行了詳細(xì)的分析,提出了解決串?dāng)_的加窗技術(shù)方法和最小方均值方法;對加窗技術(shù)方法,通過數(shù)值模擬與實驗選擇了最為合適的窗函數(shù);對最小方均值方法,使用分布搜索法,提高了計算效率;應(yīng)變測量實驗表明其應(yīng)變測量精度較高;系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,復(fù)用潛力大,是一種非常好的復(fù)用方法;最后還對光纖Fizeau傳感器的溫度系數(shù)與其激光封裝技術(shù)進(jìn)行了探討。 為了更進(jìn)一步的提高光纖F

5、-P傳感器的SFDM/WDM復(fù)用能力,提出了用IFPI傳感器代替光纖Fizeau傳感器來進(jìn)行應(yīng)變測量的思想,并通過分析選擇啁啾光柵F-P傳感器作為適合復(fù)用的IFPI傳感器結(jié)構(gòu)。從光纖光柵的傳輸矩陣?yán)碚摮霭l(fā),通過均勻分段法對啁啾光柵進(jìn)行了數(shù)值模擬,然后根據(jù)實驗需求優(yōu)化了啁啾光纖光柵的設(shè)計參數(shù),并由此設(shè)計出合適的光纖光柵F-P傳感器;根據(jù)傳感器的設(shè)計得出了啁啾光柵傳感器的反射譜,然后根據(jù)應(yīng)變下光纖的拉長及光纖材料的彈光效應(yīng)推導(dǎo)出了應(yīng)變的計算

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