基于F-P干涉原理和熒光材料溫敏機(jī)理的復(fù)合參數(shù)光纖傳感器研究.pdf

1、光纖傳感器由于其重量輕、體積小、耐腐蝕性、靈敏度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)范圍大和抗電磁干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，已經(jīng)成為傳感研究領(lǐng)域的最重要研究方向之一，尤其是在強(qiáng)電磁干擾、高溫、高壓等惡劣環(huán)境下的應(yīng)用更是具有傳統(tǒng)傳感器無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，引發(fā)人們的極大關(guān)注。多參數(shù)光纖傳感器由于易于頻域、時(shí)域、空域復(fù)用，及可實(shí)現(xiàn)多參數(shù)同時(shí)測(cè)量的優(yōu)越特性，已成為國(guó)內(nèi)外光纖傳感領(lǐng)域新的研究熱點(diǎn)。
　　本文基于光纖法布里-珀羅干涉原理和熒光壽命機(jī)理，研究了溫度與壓力同時(shí)測(cè)量的

2、復(fù)合參數(shù)光纖傳感器特性、復(fù)合參數(shù)解調(diào)方法，研制了復(fù)合參數(shù)光纖傳感器件。論文主要研究工作內(nèi)容包括:
　　1基于法布里-珀羅干涉原理，研究、設(shè)計(jì)傳感器壓力敏感探頭，對(duì)敏感探頭尺寸進(jìn)行了理論仿真;基于MEMS技術(shù)，研究、解決壓力敏感探頭制作關(guān)鍵工藝，研制了硅-玻璃壓力敏感探頭。
　　2采用常溫?cái)嚢璺ㄖ苽淞讼⊥龄B配合物Eu(BTF)3phen，對(duì)稀土銪配合物的熒光性能改善進(jìn)行了研究;對(duì)稀土銪配合物配體進(jìn)行了不同的分子修飾并測(cè)試了熒光

3、光譜。實(shí)驗(yàn)表明本方法合成的銪配合物具有較好的熱穩(wěn)定性，引入不同的數(shù)目甲基基團(tuán)在一定程度可以改善原配合物的熒光性能。
　　3基于F-P干涉原理和熒光溫敏機(jī)理設(shè)計(jì)了壓力與溫度同時(shí)測(cè)量的復(fù)合參數(shù)光纖傳感器。以LED和鹵燈同時(shí)作為激勵(lì)光，激勵(lì)光入射復(fù)合傳感器后的返回光既包含了干涉腔的低相干信息，又包含了熒光壽命信息，兩種信息完全獨(dú)立，可分別實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)量與溫度測(cè)量。
　　4基于白光干涉技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了硅-玻璃型法布里-珀羅干涉腔長(zhǎng)的解調(diào)。

4、研究分析了法布里-珀羅干涉信號(hào)中噪聲來(lái)源，采用了小波降噪技術(shù)，提高了信噪比;利用斐索干涉儀與法布里-珀羅腔長(zhǎng)的互相關(guān)性，實(shí)現(xiàn)了干涉腔長(zhǎng)的解調(diào)。
　　5研究了鎖相法檢測(cè)熒光壽命方法?；贚abVIEW平臺(tái)，使用鎖相放大技術(shù)實(shí)現(xiàn)了熒光壽命測(cè)定。
　　6搭建了壓力與溫度測(cè)量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)了同時(shí)測(cè)量溫度、壓力解調(diào)軟件，進(jìn)行了復(fù)合參數(shù)光纖傳感器實(shí)驗(yàn)研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，與理論設(shè)計(jì)、分析高度一致，所研制的傳感器件能實(shí)現(xiàn)壓力、溫度雙參量的同

5、時(shí)測(cè)量，且性能穩(wěn)定。
　　本論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于:
　　1基于F-P干涉原理和熒光溫敏機(jī)理，研究、設(shè)計(jì)了壓力、溫度復(fù)合參數(shù)光纖傳感器。復(fù)合參數(shù)型光纖傳感器為一種壓力、溫度兩個(gè)不同結(jié)構(gòu)傳感探頭集成體，經(jīng)傳感器調(diào)制后的返回光包含了干涉腔的低相干信息和熒光壽命信息，可實(shí)現(xiàn)壓力與溫度兩種參數(shù)同時(shí)測(cè)量。
　　2基于白光干涉解調(diào)和鎖相放大技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了復(fù)合參數(shù)光纖傳感器的壓力、溫度雙參數(shù)解調(diào):利用斐索干涉儀與法布里-珀羅腔長(zhǎng)的互相關(guān)性