基于光纤锥结构的干涉型传感器研究

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1、中图分类号ＴＮ９２９－．ｉｌ论文编号１００６０１６０２７４学科分类号５１０．５０２０密级＊涛皆乂净＊ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ’ｆｉＩ朵？？硕±学位论义■ＫｆｃｌＡｆｅｆｅｉａａｉＭｉ■【瓜，基于光纤锥结构的干涉型传感器研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃＳｅｎｓｏｒＢａｓｅｄｏｎＯｔｉｃａｌＦ化ｅｒＴａｅｒＳｔｒｕｃｔｕｒｅｐｐ＾ｌｉ１．Ｑ＾ｎＯＨＬ遍，１．ｍＦｒＷｆ＾信息与通信工程—＊＾ａＥＥａ

2、ｉｉＨ信息与通信工程田■ｉｇａｊｉｆｅＨ楽盼盼胃■｝ｉ＾卻Ｊｉｆｉｌ童峰晦教授Ｈ？？％１：；１Ｉ天津理工大学研究生院；二〇—六年兰月：＇＇Ｖ分类号：中图分类号：TN929.11学科分类号：510.5020密级：天津理工大学研究生学位论文基于光纤锥结构的干涉型传感器研究（申请硕士学位）学科专业：信息与通信工程研究方向：光纤通信器件与技术作者姓名：栾盼盼指导教师：童峥嵘教授2016年3月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’sDegreeResearchonI

3、nterferometricSensorBasedonOpticalFiberTaperStructureByLuanPanpanSupervisorProf.TongZhengrongMar.2016巧准Ｉ牲若巧本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加标注和致谢之处外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津理工大孝或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学化备丈作者签名；条龄齡签李曰期：年３月公

4、曰学化冷文换托使用投牧书本学位论文作者完全了解义津理工大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权义津理工大学可レッ将学位论文的全部或部分内容编入有关数据犀进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编，供查阅和借阅。同意学校向国家有关部口或机构送交论文的复本和电子文件。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学化冷丈作者签《：峽换导师答名＾签拿曰期：王〇月可哥期可６年签李：年月５１３５摘要随着光纤传感技术日益成熟，基于模间干涉的光纤传感器以其简单结构、灵活设计、高灵敏、强环境适应能力等优势，逐渐成为研究的热点，在民用、医药、生产

5、等领域中具有十分重要的研究意义和广阔的应用前景。本文基于模间干涉的原理，设计了结构新颖的干涉型光纤传感器，并分别从理论和实验两个方面分析了干涉的形成及对外界多参量的灵敏特性，主要研究内容如下：(1)基于模间干涉原理，设计了一种光纤锥结构级联多模光纤的双参量传感器。当外界环境变化时，纤芯模式和不同阶包层模式间干涉形成的干涉谷特征波长漂移量不同。选取两个干涉谷作为观测记录点，利用双波长矩阵，实现了温度、液位的同时测量。(2)利用设计的光纤锥级联多模光纤的传感器实现了对外界磁场强度的测量。将该传感结构浸没在磁流体环境中，利用磁流体的可调折射率特性，结合不同磁场强度下透射谱的变化，实

6、现对磁场强度的测量。实验测得，在0-20mT的磁场强度范围内，特征波长随磁场强度的改变线性度良好。在0-12mT的磁场范围内，透射功率改变与磁场强度变化呈线性,在12-20mT范围内，透射功率变化逐渐减小，最后趋于稳定。(3)基于模间干涉仪和FBG的传感特性，提出了基于二者级联的双参量传感器。模间干涉部分是光纤锥级联球结构而成。当外界环境变化，利用干涉谷和FBG透射谷波长不同的漂移量，可实现温度及液位(折射率)的同时测量。实验结果表明波长漂移与外界参量改变呈良好的线性关系,并有较高的灵敏度特性。(4)将上述光纤锥级联球结构的干涉仪浸没在磁流体环境中，构造了磁场传感器。实验中分

7、析了不同磁场强度下两个干涉谷的灵敏性，结果表明波长漂移量与磁场强度的变化有良好的线性关系。在0到12mT的范围内，透射功率和外界磁场的变化呈线性。该传感器的波长和透射功率灵敏性都较高。关键词：光纤传感器模间干涉光纤锥结构温度液位磁场强度AbstractWiththeimprovementofopticalfibersensortechnology,manykindsofintermodalinterferencebasedsensorshasbecomethehottopicofresearchbeca