光纖F-P傳感器頻分波分復(fù)用方法研究.pdf

1、光纖傳感技術(shù)由于具有抗干擾能力強(qiáng)、本質(zhì)安全、可測(cè)量量多、測(cè)量動(dòng)態(tài)范圍大、可遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)等優(yōu)點(diǎn)，在光纖技術(shù)發(fā)展起來(lái)后就立即引起了眾多研究人員的興趣。光纖Fabry-Perot（F-P）傳感器是技術(shù)最為成熟、應(yīng)用最為廣泛的光纖傳感器之一。論文首先對(duì)光纖Fabry-Perot傳感器的原理、結(jié)構(gòu)作了一些簡(jiǎn)單的介紹，然后詳細(xì)分析了光纖Fabry-Perot傳感器復(fù)用技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的光纖Fabry-Perot傳感器復(fù)用效率比較低，復(fù)用系統(tǒng)的結(jié)

2、構(gòu)也比較復(fù)雜，實(shí)用價(jià)值不大，因此探索更先進(jìn)、更簡(jiǎn)單實(shí)用，更經(jīng)濟(jì)的復(fù)用方法對(duì)推動(dòng)光纖Fabry-Perot傳感器的研究及應(yīng)用具有十分重要的意義。 首先提出了光纖Fabry-Perot傳感器的波分復(fù)用方法，并討論了光纖EFPI傳感器與光纖Fizeau傳感器在復(fù)用能力上的差異；建立了光纖EFPI傳感器的粗波分復(fù)用系統(tǒng)，并進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該傳感器復(fù)用系統(tǒng)性能優(yōu)良，應(yīng)變測(cè)量精度高，達(dá)到±2.5me。 對(duì)光纖Fizea

3、u傳感器空間頻分復(fù)用原理和解調(diào)算法進(jìn)行分析，并根據(jù)實(shí)際需要選擇傅里葉解調(diào)算法作為最合適的解調(diào)方法；組合光纖Fabry-Perot傳感器波分復(fù)用方法與光纖Fizeau傳感器空間頻分復(fù)用（SFDM）方法，提出了光纖Fizeau傳感器頻分波分（SFDM/WDM）復(fù)用方法，該方法可復(fù)用傳感器數(shù)量是波分與空間頻分復(fù)用數(shù)量的乘積，其復(fù)用潛力巨大，理論上可以復(fù)用近一百的傳感器；建立了基于SFDM/CWDM復(fù)用方法的應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)；應(yīng)變實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)腔長(zhǎng)差較小

4、的兩光纖Fizeau傳感器在SFDM復(fù)用系統(tǒng)中會(huì)出現(xiàn)較大的串?dāng)_，對(duì)串?dāng)_產(chǎn)生的原因進(jìn)行了詳細(xì)的分析，提出了解決串?dāng)_的加窗技術(shù)方法和最小方均值方法；對(duì)加窗技術(shù)方法，通過(guò)數(shù)值模擬與實(shí)驗(yàn)選擇了最為合適的窗函數(shù)；對(duì)最小方均值方法，使用分布搜索法，提高了計(jì)算效率；應(yīng)變測(cè)量實(shí)驗(yàn)表明其應(yīng)變測(cè)量精度較高；系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，復(fù)用潛力大，是一種非常好的復(fù)用方法；最后還對(duì)光纖Fizeau傳感器的溫度系數(shù)與其激光封裝技術(shù)進(jìn)行了探討。 為了更進(jìn)一步的提高光纖F

5、-P傳感器的SFDM/WDM復(fù)用能力，提出了用IFPI傳感器代替光纖Fizeau傳感器來(lái)進(jìn)行應(yīng)變測(cè)量的思想，并通過(guò)分析選擇啁啾光柵F-P傳感器作為適合復(fù)用的IFPI傳感器結(jié)構(gòu)。從光纖光柵的傳輸矩陣?yán)碚摮霭l(fā)，通過(guò)均勻分段法對(duì)啁啾光柵進(jìn)行了數(shù)值模擬，然后根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求優(yōu)化了啁啾光纖光柵的設(shè)計(jì)參數(shù)，并由此設(shè)計(jì)出合適的光纖光柵F-P傳感器；根據(jù)傳感器的設(shè)計(jì)得出了啁啾光柵傳感器的反射譜，然后根據(jù)應(yīng)變下光纖的拉長(zhǎng)及光纖材料的彈光效應(yīng)推導(dǎo)出了應(yīng)變的計(jì)算