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《大连理工大学》 2012年
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倾斜光纤Bragg光栅传感及解调技术研究

林文  
【摘要】:光纤光栅是利用光纤材料的光敏特性,在光纤纤芯内部形成折射率周期性调制分布的一种光纤无源器件。目前,光纤光栅已在温度、应变、压力等传感测量领域得到广泛应用。倾斜光纤Bragg光栅(TFBG)是光纤光栅的一种,其光栅条纹与光纤纤芯的轴向呈一定夹角。其不仅具有光纤Bragg光栅具有的所有特性和优点,还具有长周期光纤光栅(LPG)对外界环境敏感的特性,可以实现多参量的同时测量,可有效解决交叉敏感问题。 本文首先叙述了光纤光栅的基本概念和分类,重点叙述了TFBG传感和解调技术的研究进展,并在此基础上进行了解调方案对比和选择。随后,简述了TFBG的制备工艺。阐述了TFBG传感耦合模式,并分别从理论和实验上分析了其温度、应力和折射率传感特性。 通过研究现有的多种解调方法的性能特点,选取了以透射式体相位衍射光栅和InGaAs材料PIN二极管探测阵列的组合作为解调硬件部分,以Bayspec光谱解调模块(FBGA)和自编上位机软件搭建解调软件部分,组成了TFBG传感解调系统。根据TFBG透射光谱的传感特性,以FBGA为信号采集模块结合上位机程序软件(C++程序语言)成功编写了包含温度、应力和折射率三种检测参量的上位机解调软件,实现了基于TFBG传感器的温度、应力和折射率传感数据测量、数据处理和结果显示等各项功能。根据TFBG透射谱中高阶模传感特性,提出了一种新的折射率解调算法,该方法可以实现折射率在1.40-1.45范围内的快速准确测量。研究还发现TFBG的高阶模对环境折射率敏感的同时对于温度和应力却不敏感。利用TFBG这个特点,我们成功实现了温度-折射率或应力-折射率的双参量同时检测。
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TN253

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