多模光纤和蓝宝石光纤珐珀传感器研究

摘要

新兴的光纤传感器代表了新一代传感器发展的趋势，具有结构简单、体积小、重量轻、不受电磁干扰、稳定性好、精度高、便于组网等显著优点，被广泛应用到能源、交通、建筑、医学、航空航天等工业和军事领域。光纤传感器产业已被国内外公认为最有前途的高科技产业之一，它以科技含量高、经济效益好、渗透能力强、广阔的市场前景等特点而倍受世人瞩目。随着中国经济的快速发展和物联网发展战略的推进，中国光纤传感器的研究和产业化也面临着巨大的机遇和挑战。光纤法布里-珀罗传感器是光纤传感器的一个重要分支，其解调主要采用强度解调法和相位解调法。传统的单波长强度解调法因为存在容易受光源光强波动、光路扰动、光纤传输损耗变化、电参数漂移等因数影响的问题，使得它在实际工程中应用较少，一般只在实验室中作一些研究之类的尝试。因此，改进和完善光纤法-珀传感器的制作和解调方法具有深刻的理论和现实意义。本论文基于这个出发点，完成了系列工作，总结如下：
　　（1）参考大量文献、专利对光纤传感器国内外研究现状和发展趋势进行了分析，为光纤传感器的研究和产业化提供一定的参考。同时总结了目前光纤传感器的各种结构，制作方法，解调方法，并分析比较了各自的优缺点。
　　（2）提出了使用157nm激光微加工制作的多模光纤珐珀传感器和纯石英光纤珐珀传感器，并对多模光纤珐珀传感器进行了温度和应变测试，实验表明该传感器具有优良的温度和和应变特性，同时对纯石英光纤珐珀传感器进行了1000℃的高温测试，实验表明这套系统能够满足在1000℃以内的温度高温环境下的传感测量。
　　（3）研究了使用157nm激光微加工制作的蓝宝石光纤珐珀高温和压力传感器。利用蓝宝石耐高温的特性，研制出一套能够工作在1100℃甚至更高环境中的光纤温度传感系统；进一步研究利用蓝宝石光纤制作压力传感器，从而为在高温高压的恶劣环境进行传感提供了一条有效的途径。

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第一章 绪论

1.1光纤传感器的特点和分类

1.2光纤传感器的应用

1.3本论文选题意义和论文结构

1.4本章小结

第二章 光纤珐珀传感器基本原理

2.1光纤珐珀传感器结构

2.2光纤珐珀传感器的干涉原理

2.3光纤珐珀传感器的解调方法

2.4 157nm激光微加工工艺研究

2.5本章小结

第三章 多模光纤和纯石英光纤本征型F-P传感器

3.1多模光纤非本征型F-P对腔式传感器

3.2多模光纤非本征型F-P封闭式传感器

3.3纯石英光纤本征型F-P封闭式传感器的高温实验

3.4本章小结

第四章 蓝宝石光纤本征型F-P高温传感器和压力传感器

4.1蓝宝石光纤本征型F-P高温传感器制作和试验

4.2蓝宝石光纤压力传感器的制作和试验

4.3本章小结

第五章 结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间的研究成果