基于AWG的液体折射率多点测量光纤传感器研究

摘要

在生物医学、环境保护、食品加工、药品和化工等领域内需要对液体的折射率进行高精度的测量。在折射率众多测量技术中,光纤折射率传感器具有结构紧凑、测量精度高、防电磁干扰、易于光纤传感网络化等优点,吸引了人们极大的研究兴趣。本论文是在对已用光纤液体折射率传感器调研的基础上,总结出在实际应用中对液体折射率进行多点测量的需求具有迫切性。因此,研究并设计出了一种比较经济实用的基于阵列波导光栅的液体折射率多点测量光纤传感器。主要包括:
　　1、介绍了光纤的发展历程并按照国内外光纤标准对其进行了简单分类;介绍了光纤传感技术及多点式光纤传感器的发展;重点对光纤传感器的国内外标准发展与现状进行了调研和总结,为光纤传感器的设计更加符合相关行业的标准规范打下了基础。
　　2、对菲涅耳公式进行了推导,重点结合光纤内传输光的特点,对光纤内菲涅耳反射公式进行了简化处理;对基于菲涅耳反射型光纤液体折射率传感器进行了实验研究和讨论;同时,重点分析了阵列波导光栅器件(AWG)的基本结构和工作原理。
　　3、本论文实现了一种基于AWG的液体折射率多点测量光纤传感器,在此传感系统中 AWG器件不仅起到波分复用和解复用的功能,而且其每个信道光纤都可作为一个折射率传感头。对此光纤传感器的原理阐述、实验、数据分析等进行了充分的研究和讨论,证明了所设计的传感器的可行性。
　　实验结果表明,所设计的折射率多点同时测量光纤传感器,具有很高的折射率灵敏度,最高达到148.1 dB/RIU,平均折射率灵敏度为101.9 dB/RIU,折射率精度达到9.9e-5。

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图和附表清单

1 绪论

1.1 光纤概述

1.2 光纤传感器简述

1.3 光纤传感器标准的发展与现状

1.4 本论文的主要内容

2 菲涅耳反射型液体折射率光纤传感器

2.1 引言

2.2 菲涅耳反射原理

2.3 实验仪器及设备

2.4 实验原理

2.5 实验结果与讨论

2.6 本章小结

3 液体折射率多点测量光纤传感器设计

3.1 引言

3.2 AWG波分复用/解复用器件简介

3.3 主要实验设备

3.4 实验原理及装置

3.5 甘油溶液折射率测量实验

3.6 本章小结

4 结论与展望

4.1 主要工作和结论

4.2 展望

参考文献

作者简历