基于dbr光纤激光器的双频超声检测研究

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1、基于DBR光纤激光器的双频超声检测研究Dual-frequencyultrasoundmeasurementsbasedondistributedBraggreflectorfiberlasersensor学科专业：信息与通信工程研究生：郭玺指导教师：吕辰刚副教授天津大学电子信息工程学院二零一五年十一月摘要随着上世纪光纤通信技术的发展，光纤传感技术也取得了飞速的进步，各种各样的光纤传感器被提出来用来检测超声、温度、压力、振动等物理参量，由于光纤传感器质量轻、体积小、耐腐蚀、抗电磁干扰、灵敏度高、分辨率高、易组网等优点，在建筑结构监测

2、、生物医学治疗、军用水听器等方面具有很大的发展空间。基于DBR光纤激光传感器拍频检测的方法是近些年被提出的一种新的检测外界物理量的方法，它具有结构简单、无需波长解调等优势。超声信号的检测在我们生活中应运非常普遍，如物体探伤、声呐以及医学检测治疗等方面。双频的超声信号检测在医学诊断治疗中非常重要，尤其是在超声成像、靶向定点治疗等方面。本文提出一种基于DBR光纤激光传感器用于液体环境中的双频超声检测系统，就是通过拍频检测的方法使用DBR光纤激光传感器来检测双频的超声信号。首先从光纤传感器、激光器等方面介绍了DBR光纤激光器的发展，通过理

3、论与实验介绍了DBR光纤激光传感器检测超声波信号的原理，并搭建了以DBR光纤激光传感器为核心的实验测试平台。实验选用频率为3MHz和7MHz的双频超声信号，通过改变调制指数，获得了四种不同情况下的DBR光纤激光器的频谱输出，输出结果与理论分析相一致。同时实验完成了DBR光纤激光传感器与PZT压电式传感器检测双频超声信号的对比试验，改变双频超声信号的驱动电压或者频率间隔，得出DBR光纤激光传感器对双频超声信号的频率响应要优于PZT压电式传感器对双频超声信号的频率响应。通过多组实验证明了DBR光纤激光传感器可以用来检测双频超声信号，并且

4、与PZT压电式传感器检测双频超声信号相比性能更好。关键词：光纤传感DBR光纤激光传感器偏振拍频双频超声测量ABSTRACTWiththedevelopmentofopticalfibercommunicationtechnology,researchersaremakingrapidprogressinopticalfibersensorsfield.Avarietyoffiberopticsensorshavebeendesignedtodetectultrasound,temperature,pressure,vibration

5、andotherphysicalparameters.Sofar,opticalfibersensorshavebeenwidelyusedincivilandmilitaryfieldsfortheirsmallsize,highaccuracy,long-termstability,self-referencingcapabilityandimmunityagainstelectromagneticinterference(EMI).Anewtechniquebasedonpolarizationfibergratinglase

6、rhasbeenproposedrecently.Ultrasoundmeasurementisageneralapplicationinourdailylivessuchasobjectdetection,medicaltestingandtreatment.Dual-frequencyultrasoundmeasurementplaysanimportantroleinmedicalandbiologicalapplicationssuchascontrastenhancedultrasoundimagingandtargete

7、dtherapy.Adual-frequencyultrasoundmeasurementsystem(DFUS)basedonDistributedBraggReflector(DBR)fiberlasersensorinliquidispresentedinthispaper.Ifixedthedrivingfrequenciesoftwoultrasoundsignalsat3MHzand7MHz,respectively.AndthenIobtainedfourtypesofspectraoftheDBRfiberlaser

8、correspondingtothemodulationindex.Theexperimentalresultswereexactlyconsistentwiththetheoreticalvalue.Twoexperimentswe