非本征型光纖法布里-珀羅傳感器制造工藝研究.pdf

1、非本征型光纖法布里-珀羅(Fabry-Perot，F(xiàn)-P)應(yīng)變傳感器具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、能在極端惡劣的環(huán)境條件下長(zhǎng)期穩(wěn)定工作等優(yōu)點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)、石油化工、航空航天、國(guó)防軍事等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。但是現(xiàn)有的傳感器基本上還停留在手工制造階段，因而存在 F-P腔腔長(zhǎng)和標(biāo)距等核心參數(shù)控制精度不足、制造一致性差等問(wèn)題，導(dǎo)致非本征型光纖 F-P傳感器的應(yīng)變測(cè)量范圍、測(cè)量精度和長(zhǎng)期可靠性等性能難以得到保證；而無(wú)專(zhuān)門(mén)的商業(yè)化制造設(shè)備、無(wú)法大規(guī)

2、模批量生產(chǎn)，更是使其應(yīng)用和推廣受到了阻礙。為此，提出了針對(duì)性的解決方案、設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)非本征型光纖 F-P傳感器的專(zhuān)用制造儀器，以解決其高精度、高穩(wěn)定性等制造工藝難題，為非本征型光纖 F-P傳感器的批量化生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。論文圍繞此目標(biāo)，完成了如下工作。
　　分析了非本征型光纖F-P傳感器應(yīng)變傳感的工作原理，并據(jù)此提出了非本征型光纖 F-P傳感器的制造工藝要求和光纖 F-P制造儀的設(shè)計(jì)要求，為設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)光纖F-P制造儀奠定了基礎(chǔ)。
　　

3、根據(jù)非本征型光纖 F-P傳感器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、針對(duì)現(xiàn)有制造工藝存在的問(wèn)題，提出了儀器的總體設(shè)計(jì)方案及模塊化的設(shè)計(jì)思路，并分別完成了夾具模塊、監(jiān)視模塊、光纖移動(dòng)模塊、整體移動(dòng)模塊、放電熔接模塊等模塊化組件的設(shè)計(jì)，最終成功搭建出光纖F-P制造儀實(shí)物樣機(jī)。
　　根據(jù)非本征型光纖 F-P傳感器的性能要求和實(shí)際應(yīng)用需要，通過(guò)交叉試驗(yàn)對(duì)放電熔接參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化，確保制造出的傳感器性能達(dá)到了規(guī)定的要求。
　　最后，利用自行開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用制造儀器、在

4、優(yōu)化的工藝參數(shù)條件下制造出了70支非本征型光纖 F-P傳感器樣品。針對(duì)傳感器的性能評(píng)價(jià)指標(biāo)、設(shè)計(jì)了相應(yīng)的考核實(shí)驗(yàn)方法，并通過(guò)實(shí)驗(yàn)對(duì)這些樣品進(jìn)行了應(yīng)變測(cè)量范圍、應(yīng)變傳遞效率、產(chǎn)品成品率、靈敏度、線(xiàn)性度和長(zhǎng)期可靠性等性能指標(biāo)的考核與評(píng)價(jià)。應(yīng)變測(cè)量范圍考核實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明，54支傳感器樣品在1400με的拉伸應(yīng)變作用下，成品率達(dá)到91％、超過(guò)80%的傳感器的應(yīng)變傳遞效率都在82%以上且波動(dòng)不超過(guò)10%、傳感器靈敏度約為13nm/με，傳感器腔長(zhǎng)