光纖光柵逆問題的研究及液體泄漏光纖檢測(cè)技術(shù).pdf

1、光纖(光柵)傳感技術(shù)自20世紀(jì)70年代伴隨光纖通信技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展起來(lái)，它是以光波為載體，光纖為媒質(zhì)，感知和傳輸外界被測(cè)量信號(hào)的新型傳感技術(shù)。當(dāng)今社會(huì)已進(jìn)入了以光纖通信技術(shù)為主要特性的信息時(shí)代，而光纖(光柵)傳感技術(shù)代表了新一代傳感器的發(fā)展趨勢(shì)。 在應(yīng)用物理和工程領(lǐng)域，逆問題是一個(gè)很重要的問題。光纖光柵的逆問題，一是從光柵的光譜分析或重建光柵的物理參數(shù)如光柵的周期，長(zhǎng)度，折射率調(diào)制深度等；一是從受外場(chǎng)影響的光柵的光譜分析或重

2、建光柵所感應(yīng)的場(chǎng)，特別是非均勻場(chǎng)。這個(gè)問題的研究，對(duì)光纖光柵性質(zhì)的了解和光纖光柵設(shè)計(jì)、優(yōu)化等問題有重大意義。 論文主要內(nèi)容有： 1.概括介紹了光纖光柵的發(fā)展概況、分類、正問題的分析方法、長(zhǎng)周期光纖光柵的寫制方法和應(yīng)用現(xiàn)狀、光纖傳感器的發(fā)展和光纖光柵逆問題及其分析方法。 2.利用傳輸矩陣法分析和模擬均勻和非均勻光纖光柵的光譜特性，并分析和模擬均勻和非均勻光纖光柵與均勻和非均勻場(chǎng)之間的相互作用。 3.以均勻光

3、纖光柵為例，介紹常用于光纖光柵逆問題研究的兩種全局優(yōu)化算法：模擬退火算法和進(jìn)化算法的基本概念及用其來(lái)解決逆問題的基本思路；并引進(jìn)一種新的算法——ProbabilisticGlobalSearchLausanne(PGSL)算法。 4.利用引進(jìn)的新算法，對(duì)光纖光柵的逆問題做了比較系統(tǒng)的分析；建立幾個(gè)新模型，設(shè)計(jì)了幾種在光纖傳感領(lǐng)域和通信領(lǐng)域有重要使用價(jià)值的特殊的光纖光柵。 5.對(duì)長(zhǎng)周期光纖光柵模式間的耦合進(jìn)行理論分析；數(shù)值

4、模擬長(zhǎng)周期光纖光柵多個(gè)耦合峰的透射譜，并分析光纖光柵結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)各個(gè)透射峰的影響；初步探索紅外飛秒激光寫制長(zhǎng)周期光纖光柵，對(duì)其傳感特性進(jìn)行初步實(shí)驗(yàn)研究(合作完成)。 6.設(shè)計(jì)了三種基于光纖傳感的新型的液體泄漏檢測(cè)技術(shù)：(1)基于光纖耦合器耦合分光比隨周圍介質(zhì)折射率變化而變化的原理的液體泄漏檢測(cè)技術(shù)；(2)基于水凝膠的光纖液體泄漏檢測(cè)技術(shù)；(3)基于光纖端面反射的液體泄漏檢測(cè)技術(shù)。 7.結(jié)合項(xiàng)目，研制開發(fā)了一套新的儲(chǔ)油罐液體