基于光纖干涉型結(jié)構(gòu)和布拉格光柵的雙參量傳感器研究.pdf

1、雙參量光纖傳感器可同時實現(xiàn)兩個物理參量的測量，其結(jié)構(gòu)小、耐高溫、有韌性、抗電磁干擾等優(yōu)點在工程監(jiān)測應(yīng)用方面深受關(guān)注。溫度是一個影響其他物理量的宏觀參量。在傳感器設(shè)計中，被測物理量與溫度信息的區(qū)分測量一直是該領(lǐng)域的研究重點。在一些特殊應(yīng)用領(lǐng)域，溫度變化幅度較大會導(dǎo)致檢測結(jié)果嚴重偏離?；诠饫w光柵和干涉型光纖結(jié)構(gòu)的光纖傳感器是一種能較好的區(qū)分溫度信息和其他被測參量的雙參量檢測技術(shù)。本文研究的內(nèi)容是通過光纖干涉結(jié)構(gòu)結(jié)合光纖布拉格光柵的方式，制

2、作出雙參量光纖傳感器，并對其傳感性能進行了理論分析和實驗研究。一種是通過光纖干涉結(jié)構(gòu)級聯(lián)熱重生光柵的方法，得到可以在600℃高溫環(huán)境中操作的溫度和應(yīng)變傳感器。另一種是利用在光子晶體光纖纖芯上刻蝕布拉格光柵的方式，實現(xiàn)一個靈敏度較高的溫度-曲率測量傳感器。具體內(nèi)容如下:
　　利用內(nèi)徑為19μm、30μm和75μm的空芯光纖制作出三種法布里-珀羅干涉結(jié)構(gòu)。分析相應(yīng)的光譜得出空芯內(nèi)徑越大的結(jié)構(gòu)越容易激發(fā)高階模式，由此使其溫度、應(yīng)變響應(yīng)越

3、敏感。實驗中，它們的溫度靈敏度從0.82～0.99pm/℃，而應(yīng)變靈敏度從1.23～2.36pm/με，這應(yīng)證了以上的理論分析。為制作出一個穩(wěn)定性較高的高溫應(yīng)變雙參量傳感器，通過光纖布拉格光柵后級聯(lián)一段由19μm空芯光纖制作成的光纖干涉結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，該傳感器的溫度和應(yīng)變測量范圍分別為19～600℃和0～600με，且其特性矩陣的條件數(shù)為12.09。
　　通過在厚壁柚子型六孔光子晶體光纖的兩端熔接多模光纖，設(shè)計并制作出基于馬赫-曾德干