基于Nd_YAG透明陶瓷光纤高温传感器研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）基于Nd:YAG透明陶瓷光纤高温传感器研究硕士研究生：王菲菲指导教师：刘艳磊讲师企业导师：王昌教授级高工工程领域：光学工程论文主审人：刘禄副教授哈尔滨工程大学2018年6月分类号：密级：UDC：编号：专业硕士学位论文（工程硕士）基于Nd:YAG透明陶瓷光纤高温传感器研究硕士研究生：王菲菲指导教师：刘艳磊讲师学位级别：工程硕士学科、专业：光学工程所在单位：理学院论文提交日期：2018年04月论文答辩日期：2018年06月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationfortheP

2、rofessionalDegreeofMasterTheResearchofOpticalFiberHighTemperatureSensorBasedonNd:YAGTransparentCeramicCandidate:WangFeifeiSupervisor:Lecturer.LiuYanleiAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:OpticalEngineeringDateofSubmission:Apr,2018DateofOralExamination:Jun,2018University:Harbin

3、EngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家

4、有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期：年月日年月日基于Nd:YAG透明陶瓷高温光纤传感器研究摘要温度是测量物质的一个重要的物理量，其测量和控制对于当今社会发展、生产生活以及科学研究等各个领

5、域都有十分重要的作用，尤其是对1000℃以上的高温环境下的测量更有意义，目前传统的温度测量手段不能直接适用在高温（20℃-1000℃）环境下温度测量，因此具有局限性。本文通过对传统FPI传感器的研究，制备一种基于Nd:YAG透明陶瓷高温光纤传感器，其测量温度为20℃-1000℃，这为Nd:YAG透明陶瓷在传感领域的使用开辟了崭新的应用空间。基于Nd:YAG透明陶瓷高温光纤传感器应用在高温传感领域上，它具有良好的光学性质，高温稳定性以及热性能等性能，但对于高温环境下的传感特性比如热光系数，目前还没有人研究，本文重点开展其在不同温度处理下测量Nd:YAG透明陶瓷高温特性以及在不同处理温度

6、下单模光纤在高温下的性能。首先阐述光纤传感器的基本特点从而引出两种比较经典的高温传感器，并且阐述国内外对高温传感器的研究情况。其次对Nd:YAG透明陶瓷进行介绍及优点的论述，同时还解释几种影响Nd:YAG透明陶瓷光学质量的因素并提出改善的方法，然后介绍利用Nd:YAG透明陶瓷制备高温传感器的基本原理还有介绍了对采集的干涉信息如何解调处理的过程和对传感器干涉信号仿真分析。随后通过X射线衍射（XRD）测量和光学低相干反射计（LOCR）技术检测，发现了光纤在高温环境中析出不同种类的晶体，并解释了光纤受到的不同程度的光损耗。最后通过设计具有散热功能的高温传感器并建模仿真分析再通过实验验证其散

7、热性能；设计方案分别在常温和高温环境下进行测试，在高温环境下测得的数据进行采用傅里叶变换的方式处理与分析，所得出的每种干涉信号所对应的光程差随着温度变化的关系，研究得出Nd:YAG透明陶瓷的温度特性即热光系数，进而推算出的它的温度灵敏度，使得Nd:YAG透明陶瓷能在更多规模内得到普遍的应用。关键词：光纤干涉传感器；温度；Nd:YAG透明陶瓷；热光系数基于Nd:YAG透明陶瓷高温光纤传感器研究ABSTRACTTemperatureisanimportantp