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干涉型温压双参量分布式光纤传感技术研究

付剑波  
【摘要】:随着光纤传感技术的不断普及和发展,分布式光纤传感技术已经越来越受到人们的关注。本文提出了两种可进行温度和压力双参量测量的分布式光纤传感方案:1)将多模光纤与单模光纤相熔接形成单模-多模-单模(SMS)型法布里珀罗(FP)光纤传感器;2)将偏光干涉和边孔光纤相结合的全分布式光纤传感方案。其中第一种方案是多点式测量,可看作为准分布式的传感系统。而第二种为全分布式的传感系统。对于第一种光纤传感系统,分析了其温度、应力和压力传感理论,利用多峰追迹法探讨了其解调算法。实验方面制备了SMS型光纤法布里珀罗传感器实物,搭建了光纤传感器温压测量系统并对其进行准分布式的温压测量实验,实验结果证明此种传感系统可以对外界温度、压力进行响应,并且实验重复性好,灵敏度高故可对温度和压力进行测量。由于第一种不是完全意义上的全分布式光纤传感系统,我们又提出了第二种全分布式的光纤传感系统,是将偏光干涉与边孔光纤相结合,主要利用边孔光纤双折射对外界压力和温度的响应进行测量。分析了其双折射对压力、温度的传感机理,并通过传感理论设计了一种双向偏光干涉的实验光路。采用ANSYS有限元分析软件对边孔光纤进行分析,得到了在受到外界压力和温度时边孔光纤的双折射变化;并分析了边孔光纤各个结构参数对压力灵敏度和温度灵敏度的影响,对实际应用中优化边孔光纤的参数有一定的理论支持作用,有利于提高其压力和温度灵敏度系数。


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