基于单模-多模-单模光纤模间干涉的传感系统-论文.pdf

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1、第43卷第5期红外与激光工程2014年5月Vo1．43No．5InfraredandLaserEngineeringMay2014基于单模一多模一单模光纤模间干涉的传感系统李强一，黄泽铗，一，徐雅芹．-，张凌云．-，史骥．-，王智1,2(1．北京交通大学理学院光信息科学与技术研究所，北京100044；2。发光与光信息技术教育部重点实验室，北京100044)摘要：基于单模一多模一单模光纤(SMS)结构的模间干涉现象，在外界环境变化时SMS光纤结构输出光场散斑图样的变化规律，提出了一种用于振动、应力及温度检测的光纤传感系统。该系

2、统使用光电二极管测量散斑图样部分固定区域的光功率变化，即可得到施加在多模光纤上的外界应力，通过FFF和Hilbert变换，可得到外界振动(频率、幅度)和温度变化信息。对该系统的振动测量和温度测量进行定标后，经实验研究测得，该系统振动测量误差小于0．7Hz，温度测量误差小于5．0％。该系统结构简单，成本低，并可用于多参量的测量。关键词：光纤传感；SMS光纤结构；模间干涉；应力；振动；温度中图分类号：TN253文献标志码：A文章编号：1007—2276(2014)05—1630—07Opticalfibersensingsyst

3、embasedonmultimodeinterferenceofsingle-mode-multimode-single-modefiberstructureLiQiang，HuangZejia，XuYaqin，ZhangLingyun’。，ShiJi，WangZhi，。(1．InstituteofOpticalInformation，SchoolofScience，BeijingJiaotongUniversity，Beijing100044，China；2．KeyLaboratoryofLuminescenceandOp

4、ticalInformation，MinistryofEducation，Beijing100044，China)Abstract：Inthisarticle，weproposedanopticalfibersensingsystemformeasuringvibration，strainandtemperaturebasedonthemultimodeinterferenceofsingle——mode-multimode—-single——mode(SMS)fiberstructure，becausetheoutputo

5、pticalpoweroftheSMSfiberstructurechangedwiththeexternalenvironmentparameters，suchasvibration(frequencyandamplitude)，strainandtemperature．Fromthevariationoftheoutputopticalpower，thestrainonthemultimodefibercouldbeobtained．Thefrequencyandamplitudeofthevibrationandtem

6、peratureoftheSMSfiberstructurecouldbeobtainedwhenFFTorHilberttransformationwasemployed．Withthecalibrationofthesystem，somecasesofvibrationandtemperaturechangeweremeasuredwiththeerroroflessthan0．7Hzand5．0％，respectively．TheSMSopticalfibersensingsystemcanbeusedformulti

7、——parametermeasurementswithextremelysimplestructureandlowcost．Keywords：opticalfibersensing；SMSfiberstructure；multimodeinterference；strain；vibration；temperature收稿日期：2013-09-10：修订日期：2013-10-25基金项目：国家自然科学基金(61077048)；北京市自然科学基金(4132035)；高等学校博士学科点专项科研基金(20120009110032)；

8、基本科研业务费(2009JBM103，2012JBM103)；北京交通大学大学生创新训练项目作者简介：李强(1991一)，男，硕士生，主要从事光纤传感、光纤通信方面的研究。Emall：lq0230@~iyun．tom导师简介：王智(1971一)，男，教授，博士生导师，博士，主要从事光子集成