振动光纤传感器的应用

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1、基于纳米银膜的微振动光纤传感器及其应用的研究膜片式微振动光纤传感器的核心技术是高灵敏度传感膜片的制作及传感膜片与探测光的耦合方式。本文使用液相化学反应生成了一种纳米银膜，使用纳米银膜设计出一种高灵敏度的微振动传感器；使用相位载波（ＰＧＣ）零差解调方法，构建了一种微振动光纤传感器系统。实验结果充分证明，此传感器系统结构简单，体积小，对声压、光压的具有理想的感应灵敏度及检测线性度；此传感器可应用于声音传感、微振动传感、光压传感、光功率测量等。银膜的声压响应灵敏度为160nm/pa，其底噪最小可检测压力灵敏

2、度为14.5gpa/hz；其感应光功率改变量的灵敏度为5.1nm/mw。第一章：首先，介绍了光纤传感器的研究状况及膜片式光纤传感器的发展历程。其次，提出本论文研究的目的和意义。第二章：分析干涉型光纤传感器传感原理，并详细介绍了马赫曾德干涉仪的传感原理及光纤干涉仪的解调方法一相位载波（ＰＧＣ）零差法的载波原理及解调原理。这是整个论文工作的理论准备。第三章：首先，介绍了金属膜片的制作工艺；其次，详细介绍了纳米银膜传感探头的制作；最后介绍了传感探头的安装。第四章：对本论文提出并制造的基于纳米银膜的微振动光纤

3、传感器系统，通过对声压及光压信号的测试，进行了对银膜压力感应特性的研究。设计了传感器银膜振动幅的标定实验；设计了银膜探头的声压响应实验，确定了银膜振动幅与声压强度的关系，并得到了银膜的声压响应灵敏度为１６０ｎｍ／Ｐａ，高于目前已报第7页共7页三安古德道的研究成果两个数量级；设计了微振动光纤传感器的光压强度检测实验，其感应光功率改变量的灵敏度为５．１ｎｍ／ｍＷ；设计了微振动光纤传感器的双波长光波的光压强度检测实验。第二章：首先对本论文的内容进行了总结和回顾；其次，在吸取国内外相关的最新研究成果、本论文所

4、取得的研究成果及发现的不足之处的基础上，对今后的研究工作做了展望以及实验改进的设想。关键词：微振动光纤传感器：纳米银膜；声压传感；光压传感；相位载波零差法基纳米银膜的微振动第一章绪论１．１引言第一章绪论从上个世纪６０年代开始，激光技术及光纤制造技术的先后出现，使光纤传感器的出现成为了可能。相比于传统以电磁为传导媒介的传感器，光纤类传感器具有传感灵敏度高、可测频带宽、抗强电磁干扰、耐腐蚀老化、易于弯折、质量小、价格低廉、能量损耗低、可重复使用等优点，特别适用于遥远距离测试以及在易于燃烧、易于爆炸、微小空

5、间、强电磁干扰等环境下使用。光纤传感器是光学技术、声学技术、材料科学、精确计量和信息解调技术等多个学科交叉的综合性高新科技前沿技术之一，能够广泛应用于能源安全、机械加工、电力传输、冶金监测、食品质检、建筑安全、国防科技、生物技术、卫生医疗、材料、环保监控、农林牧畜、工业测控、灾害防御、交通运输、信息产业、计量测试等众多领域，与人们的日常生活息息相关。第7页共7页三安古德光纤传感器技术的发展应用可分为如下几个主要阶段：上二十世纪８０年代之前，强度调制型光纤传感器占首要研究位置；进入８０年代后，干涉型光纤

6、传感器被大范围的研制：９０年代以后，由于光纤光栅的研究发明及制作技术的进步，出现了大量基于光纤光栅的传感技术，主要有布拉格光栅和长周期光栅；进入新世纪之后，由于多种光纤器件制造技术的开发及市场需求的推动，光纤传感技术由此进入商业化运用。干涉型光纤传感器按照干涉结构的差异可分为法布里一珀罗式，马赫一曾德式，萨格奈克式，迈克尔逊式等。干涉型光纤传感器是将光波相位中携带待测信息的光波，利用光波的干涉来实现对相位变化的解读，从而获得相位中携带的物理量参数与信息，待测物理量可以是温度量、应变量、压强值、位移量、

7、加速度及速度等物理量。而且由于干涉仪是以光波波长的量级来表征待测量，其具有很高的检测精度。基于纳米银膜的微振动光纤传感器及其应用的研究。１．２膜片式光纤传感器的发展膜片式光纤传感器是伴随着提高传感器在压力和声波检测灵敏度并且追求传感器体积小型化的需求而出现。膜片式光纤传感器是将干涉仪中的一路光照射在感应反射膜片上，并被反射回干涉仪中，与干涉仪中的另一路光相干涉；感应反射膜感应到待测信号而发生形变，从而改变干涉仪的光程差，最终反映在干涉信号上，解调干涉信号中的相位变化信息即可解调出外界待测压力或声波的信

8、息。１．第7页共7页三安古德３论文的研究目的和意义随着科学技术日新月异的发展与进步，对精准实时的压力及声波检测的需求越来越凸显出来。与传统的传感器相比，膜片式光纤压力传感器不仅具有抗强磁、强电、易燃爆等极限环境下工作的优点，而且其还具有体积微小、灵敏度高、易制作等优势。而信息技术、材料技术及先进电子技术的进步使更加优秀的膜片式光纤压力传感器的制作成为了可能。本论文在前人研究成果的基础上，设计了一种基于纳米银膜的微振动光纤传感器系统。使用液相化学反应的方法