基于光纤Sagnac干涉仪光纤传感器.pdf

摘要在各种光纤传感器中,光纤干涉型传感器以其简单的结构和较高的灵敏度在实验研究、实际应用中占据了较高的位置。光纤塞格纳克����干涉仪因为其极高的灵敏度也已经广泛应用于各个领域,尤其基于���干涉仪设计的光本文首先分析了高双折射光纤���,本文以高双折射光纤���。该传感器在�℃一�℃的测温范围内,其光强透过率函数的温度响应度约为��%/℃。实验结果表明其透过率函数的温度响应曲线在�℃��℃具有较高的线性拟合度,为�����其次,本文介绍了相位压缩原理,通过对���干涉仪原理的具体分析,了解到其具有互易性的特点,故能够消除由环境温度所造成的不稳定因素的影响这一优点。在这两个原理的基础上组建了光纤微分干涉仪实验系统,并对其工作原理进行推导分析,给出主要公式和限制条件,并通过实验获得了输出波形的电压幅值和频率与调制电压和调制频率之间的关系。通过实验与理论的结合,我们分析出基于相位压缩原理的光纤微分干涉仪具有线性范围广、信号处理电路简单,而且还对缓变的温度等环境因素不敏感的优点。关键词:光纤传感器:���环镜;相位压缩;光纤微分干涉仪纤陀螺仪已经成为军事和商业应用最为成功的干涉型传感器件。摘要
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签名::墨:��尘丑上��独创性声明关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留送交影印,缩印或其他复制手段保存论文。本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。,允许论文被查阅和借阅;学校可以公布论文的全部或部分内容,可以采用�C艿穆畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑�
.,·,‘≯���馘‘··..第�滦髀�介‘��玷贰⒅残闳福����光纤传感技术:温度、压力、应交、���.�庀说幕�窘峁辜暗脊庠��光纤传感技术是伴随着光通信技术的发展而逐步形成的。在光通信系统中,光纤被用作远距离传输光波信号的媒质。显然,在这类应用中,光纤传输的光信号受外界干扰越小越好。但是,在实际的光传输过程中,光纤易受外界环境因素影响,如温度、压力、电磁场等外界条件的变化,将引起光纤光波参数如光强、相位、频率、偏振、波长等的变化。因此,人们发现如果能测出光波参数的变化,就可以知道导致光波参数变化的各种物理量的大小,于是产生了光纤传感技术。光纤传感技术是用光纤对某些物理量的敏感特性,将外界物理量转换成可以直接测量的信号的技术。由于光纤不仅可以作为光波的传播媒质,而且由于光波在光纤中传播时表征光波的特征参量�穹�⑾辔弧⑵�裉�⒉ǔさ�因外界因素�缥露取⒀沽Α⒂�弧⒋懦⒌绯⑽灰啤⒆6��的作用而直接或间接发生变化,从而也可将光纤用作传感元件来探测各种物理量,其原理见图卜��饩�是光纤传感器应用的基本原理“��光纤由导光的纤芯及其周围的包层组成,在某些特殊的工程环境下,需要加裹护套起到保护作用,其结构如图��所示。图��庀舜ǜ性�砑蛲����·������������
∥\躺\嘞明���.�庀舜ǜ衅鞯挠诺慵坝τ�纤芯的折射率高于包层的折射率,当光从纤芯射向包层的入射角口���卜�大于临界角时,光就可在纤芯中全反射地传输,能量损耗非常小,这就是光纤导光的原理。光纤传感器具有许多优点,概括如下:��吡槊舳龋豪�缒壳坝玫穆砗找辉蟮鹿庀烁缮嬉悄芗觳釵.���南�位差,若光源的波长为�窝校�嗟庇����獬滩睢<床捎酶缮嫘凸庀舜ǜ衅�可测非常小的物理量。��沟绱鸥扇牛阂话愕绱欧�淦德时裙獠ㄆ德实偷亩啵��栽诠庀酥写ú�的光不受一般电磁噪声的影响,此外光纤中的渐衰场只限于在包层中离纤芯数微米处,而通常光纤包层都在���陨希�虼嗽诙嘈竟饫轮邢诵炯渚哂辛己�的抗电磁串音性能。��缇�敌院突��榷ㄐ裕汗庀吮旧硎且恢只��