基于LP21模式的光纖彎曲傳感器.pdf

1、光纖彎曲傳感器作為一種新型的彎曲傳感器，具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、耐腐蝕、質(zhì)量輕體積小等優(yōu)點，有著廣泛的應(yīng)用?，F(xiàn)有的光纖彎曲傳感器雖然能達(dá)到一定的靈敏度與分辨率，但無法區(qū)分彎曲方向，且需要光譜分析裝置或后續(xù)的圖像處理。此外還存在交叉敏感問題，精度受溫度的影響較大，因此實際應(yīng)用受到一定限制。
　　 本文介紹了一種基于光纖LP21模式的光斑圖像彎曲傳感器。當(dāng)傳感器彎曲時，內(nèi)含的光纖會發(fā)生扭轉(zhuǎn)，使得光纖輸出的LP21模式光斑發(fā)生同方向的旋

2、轉(zhuǎn)。通過CCD檢測光斑的旋轉(zhuǎn)角，即可算得光纖扭轉(zhuǎn)角，進(jìn)而得到傳感器的彎曲值。與傳統(tǒng)的光纖彎曲傳感器相比，結(jié)構(gòu)更為簡單，且不受環(huán)境溫度的干擾，同時還能根據(jù)光斑旋轉(zhuǎn)方向來確定彎曲方向。更為難得的是，對傳感區(qū)外的光纖進(jìn)行彎曲時，LP21模式光斑既不變形也不旋轉(zhuǎn)，這就能去除光纖傳感區(qū)外的應(yīng)力的影響。這個特點使得LP21彎曲傳感器擁有非常強(qiáng)的擴(kuò)展性。
　　 本論文從研究傳感器和LP21模式理論出發(fā)，主要完成了以下幾部分的研究內(nèi)容:

3、　　 首先，深入了解了彎曲傳感器的相關(guān)知識，對已有的彎曲傳感器理論、發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)歸納。并對各彎曲傳感器的優(yōu)缺點和技術(shù)上存在的主要問題進(jìn)行了分析。
　　 其次，研究了彈光效應(yīng)和LP21模式傳播理論，分析光纖同時發(fā)生彎曲和扭轉(zhuǎn)時LP21模式的特性。并應(yīng)用螺旋桿模型理論，計算傳感器彎曲角與圓弧形光纖扭轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系。
　　 再次，介紹了在實驗室條件下，傳感器各部件的設(shè)計和制作方法。完成了傳感器和測試平臺的制作。測試了不