基于應(yīng)變薄膜偏心反射結(jié)構(gòu)的高靈敏度光纖壓力傳感器研制.pdf

1、光纖傳感器是以光波為載體、以光纖為媒質(zhì)對(duì)外界信號(hào)進(jìn)行測(cè)量的技術(shù);具有抗電磁干擾和耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，適用于遠(yuǎn)距離和易燃易爆等惡劣環(huán)境。應(yīng)變膜光纖壓力傳感器作為其中的一種，是利用光纖接收應(yīng)變膜的反射光，并根據(jù)反射光的強(qiáng)度或相位變化進(jìn)行壓力探測(cè);它不僅具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠等優(yōu)點(diǎn)，而且能對(duì)位移、速度、流量、電壓等多種物理量進(jìn)行檢測(cè)。
　　本文研制的應(yīng)變膜光纖壓力傳感器，其設(shè)計(jì)思路如下:采用光纖準(zhǔn)直器取代光纖，并且光纖準(zhǔn)直器位于圓形應(yīng)變薄膜的

2、偏心位置，當(dāng)薄膜受壓形變時(shí)會(huì)改變光束的反射角度，從而改變返回光纖準(zhǔn)直器的光強(qiáng)度;因此其探測(cè)機(jī)理是屬于入射角敏感，而非傳統(tǒng)的距離敏感。與單?；蚨嗄９饫w相比，光纖準(zhǔn)直器的光束平行度更高、光束發(fā)散角更小（小于0.25度）、工作距離更長(zhǎng)（約10cm）、光束耦合效率對(duì)入射角更敏感。因此，本文研制的傳感器具有高靈敏度和易于制備的特點(diǎn)。在理論分析的基礎(chǔ)上，完成了傳感器的研制。測(cè)試結(jié)果為:當(dāng)應(yīng)變薄膜的厚度為100μm和150μm時(shí)，靈敏度分別為1.11

3、dB/KPa和0.16dB/KPa;并且通過(guò)調(diào)節(jié)傳感器腔內(nèi)的氣壓，實(shí)現(xiàn)測(cè)試范圍的調(diào)諧(例如探測(cè)范圍可以從0.001MPa～0.048MPa平移到0.045MPa～0.09MPa)。更高的靈敏度可以通過(guò)進(jìn)一步降低薄膜厚度實(shí)現(xiàn)。首先介紹了光纖傳感器的特點(diǎn)、類型和發(fā)展?fàn)顩r;其次講述了光纖壓力傳感器的典型結(jié)構(gòu)、應(yīng)用和研究現(xiàn)狀;接著對(duì)所制備的光纖傳感器進(jìn)行了理論模型分析;最后介紹了光纖壓力傳感器的制備和測(cè)試分析，同時(shí)對(duì)全文進(jìn)行了總結(jié)，并在本文已做