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《武汉工程大学》 2017年
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微结构光纤传感器件的实验制备及传感特性研究

田婕  
【摘要】:微结构光纤因其特殊的结构特性,在光纤技术中有着重要的作用。基于这类光纤的传感器件相比传统光纤而言具有很多新型的传感特性。为了满足现代工业的需求,人们对这类器件进行不断地改进与完善,使其在结构上具有多样性和优良的传输特性,进而使得基于微结构光纤的传感器件表现出更加优异的性能,并以其独特的优势应用于社会各个领域。在此基础上,研究人员对传感器的原理和制作技术做了进一步的创新与发展,又出现了很多种新型的微结构光纤传感器,并且已经逐步实现了部分技术和应用的商业化,这就对我们的生活产生了深远而积极的影响。但在一些工业应用、航空航天以及船舶等环境相对极端的领域,由于高温、高压、强辐射、强电磁干扰等因素的存在,很多传统传感器不能有效的获取物理信息,这就需要开发研究出更多适用于该类环境的新型传感器。本论文主要实验性地制备了几种新型的光纤传感器,主要工作分为以下几个部分:(1)介绍光纤光栅传感器的基本知识以及制备光纤布拉格光栅(FBG)的实验方法,搭建刻写光纤光栅的实验平台,最后在微纳光纤和单模光纤上分别刻写了光栅,并对其温度和应变传感特性进行了研究对比。实验结果表明微纳光纤中的FBG和单模光纤中的FBG的温度灵敏度很接近,而应变灵敏度则可通过减小光纤的直径来得到有效的提高。(2)采用飞秒激光选择性填充技术和光纤熔接技术,制备了选择性填充折射率匹配液的微结构传感器。将器件应用于应变和温度传感测量中,实验得到该微结构传感器具有应变灵敏度高、温度不敏感的特点,能满足高灵敏度应变测试的需要。(3)采用手动涂胶法和光纤熔接技术,将双芯微结构光纤的侧面空气孔填充水,制作了基于这种光纤的干涉仪填充器件。将器件应用于应变和温度传感测量中,实验得到该微结构传感器对温度较为敏感,对应变则不敏感。因为施加的应变对空气孔中的水几乎没有影响,所以不能改善应变的敏感性。(4)采用光纤熔接技术制作了基于石英管的光纤液位传感器。为了研究该传感器的传感特性,将其应用于水位和温度传感的实验测量中。实验得到该传感器的液位灵敏度较高,温度灵敏度较低,并且可以在折射率范围(1.300-1.700)很广的液体内工作,这覆盖了我们最经常使用的液体。
【学位授予单位】:武汉工程大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN253;TP212

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