基于球形结构的干涉型光纤传感器研究

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1、ＴＮ－９２９．１１中困分类号论文编号１００６０１６０２７１学科分类号５１０．５０２０密级＊义涛嗦乂净？ＴＩＡＮＪＩＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹＯＦＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ？Ｉｉ．占硕±学位论义基于球形结构的干涉型光纤传感器研究ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＩｎｔｅｒｆｅｒｏｍｅｔｒｉｃ一、ＯｐｔｉｃａｌＦｉｂｅｒＳｅｎｓｏｒＢａｓｇｄｏｎ一－。讀三叩？■ｉｌｒｔｉｉＩｉｎＩｉＩＩｉｉｉｉ广‘间一識画Ｍｌ？？－／－．：沖信息

2、与通信工程＆信息与通信工；呈－．二—：赵晨誦［｜｜曹哗教授二〇—六年天津理工大学研究生院＿Ｅ月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球形结构的干涉型光纤传感器研究（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：赵晨指导教师：曹晔教授2016年3月ThesisSubmittedtoTianjinUniversityofTechnologyfortheMaster’sDegreeResearchonIn

3、terferometricOpticalFiberSensorBasedonSpherical-shapeByZhaoChenSupervisorCaoYeMarch2016推准Ｉ牲声巧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，论文中不包含其他，除了文中特别加标注和致谢之处外人己经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津理王大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料一同工作的同志对本研。与我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。学佐冷文作者签《

4、ｔ签李曰期：从Ｉ占年＾月王巧学佐冷文敕权使巧援权书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。特授权天津理工大学可将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、汇编，，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存供查阅和借阅。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）学侄冷丈作者签名：导师签名；日期ｉ？＞：ｗｉ！签拿：八年）月ｔ日签李订期年月ｒ日摘要随着光纤通信技术的逐渐发展，光纤传感器越来越受到人们的重视。同

5、时，由于其抗电磁干扰能力强、灵敏度高、成本低、体积小等特点，在诸多领域都得到了广泛应用。近年来，光纤传感器正朝着实时化、高精度、网络化的方向发展。同时，研究方向更侧重于通过新技术来提高传感器性能以及利用不同的传感元件设计出新型的传感结构。本文过对光纤光栅传感器和干涉型传感器进行研究的同时紧随其发展趋势，采用多种传感元件如光纤布拉格光栅、多模光纤等，设计并制作出可以实现双参量同时测量的新型传感结构使该结构。本文的主要内容包括：1.概括了光纤传感器的研究背景及意义，分类特点和发展趋势。在此基础上列举了几种常见的干涉型传感器，

6、详细介绍了偏芯结构、锥形结构和纤芯失配结构传感器的发展现状。2.详细阐述了光纤布拉格光栅和干涉型传感器的传感原理。3.设计并制作出一种MZ干涉结构级联光纤布拉格光栅(FBG)的传感器，MZ干涉结构由两个球形结构组成。由于MZ干涉峰Dip1和光纤布拉格光栅透射峰Dip对温FBG度、折射率和液位有不同的敏感特性，利用敏感矩阵可以实现双参量同时测量。另外，通过实验研究了不同结构参数对传感结构透射谱和灵敏度的影响。实验发现，Dip1对温度、折射率和液位变化都敏感，灵敏度分别为0.07245nm/℃，87.65nm/RIU，-0.

7、029714nm/mm；Dip只对温度变化敏感，灵敏度为0.00989nm/℃。此传感结构温FBG度、折射率和液位测量的分辨率为1.00℃、0.095%RIU和2.80mm。4.设计并制作出一种光纤布拉格光栅级联MZ干涉结构的传感器，MZ干涉结构由偏芯结构和球形结构组成。实验选取MZ干涉结构的干涉峰Dip1和光纤布拉格光栅的透射峰Dip进行测量。实验得出，干涉峰和透射峰对温度和折射率有不同的灵敏系数，FBG可实现双参量同时测量。干涉峰Dip1的温度和折射率灵敏度分别为0.07175nm/℃，-91.76667nm/RIU

8、。透射峰Dip只对温度变化敏感，灵敏度为0.00909nm/℃。该结构FBG温度、折射率分辨率为0.99℃，0.097%RIU。5.设计并制作出一种拉锥结构级联球形结构的光纤传感器，拉锥结构和球形结构都使用多模光纤进行制作。实验选取干涉峰Dip1和Dip2进行温度和磁场强度的测量。实验得出Dip1只对温度变化敏感，是