吸收式光纤气体传感器的气室结构及光损耗分析

摘要

随着科学技术的进步，特别是近年来红外发光器件和红外探测技术获得了长足的发展，高效、低电压、体积小的器件不断出现，为红外传感技术的研制创造了条件。特别是红外气体传感器有稳固的物理学基础，并在气体检测中应用广泛。吸收型光纤气体传感器就是基于气体分子对红外波段有较强吸收特性为基础而研制出来的一种传感器。吸收气室是吸收型光纤气体传感器的主要器件之一。
　　论文进行如下的研究工作：
　　首先，介绍了各种光纤气体检测技术，回顾了光纤气体传感器的国内外研究现状和发展趋势，分析了光纤气体传感中的影响因素、关键技术以及主要的组成部分在光纤气体传感器中所起的作用。
　　其次，阐述了光在介质中吸收和散射理论、光在各向同性介质界面的透射率和反射率、光在金属表面的反射率以及渐变折射率透镜的折射率分布和插入损耗等基本原理。
　　最后，分析了两种典型的气室(即透射型气室、反射型气室)的结构和工作过程，并根据光吸收和散射理论、各向同性介质界面的透射率和反射率以及光在金属表面的反射率等理论对透射型气室和反射型气室进行了光损耗的理论计算和比较；通过实验检测出带小型渐变折射率透镜(GRIN气室)和普通透射型气室的光损耗，并将实验结果加以比较。

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第1章 绪论

1.1 引言

1.2 气体检测技术的基本方法

1.3 光纤气体传感技术

1.4 气体浓度检测方法

1.5 课题的研究内容

第2章 传感器主要部件性能及气室光损耗的基本原理

2.1 引言

2.2 吸收型光纤气体传感器各部分性能分析

2.3 光与介质相互作用的经典理论

2.4 光的吸收

2.5 光的散射

2.6 光学元件表面的透射率和反射率

2.7 径向变折射率透镜的折射率分布

2.8 光纤连接器插入损耗

2.9 本章小结

第3章 反射和透射型气室光损耗计算

3.1 引言

3.2 气室中光损耗计算公式

3.3 两种典型气室光损耗计算

3.4 两种气室光损耗结果比对

3.5 本章小结

第4章 气室光损耗实验

4.1 引言

4.2 GRIN气室光损耗理论公式

4.3 实验系统主要元件的参数

4.4 GRIN气室中光损耗实验

4.5 普通透射型气室中光损耗实验

4.6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果

致谢

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