收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

光纤法—珀传感器端面反射率优化及镀膜试验研究

赵雷  
【摘要】: 光纤F-P传感器由于其具有一系列优点而在桥梁、高速公路、大坝等民用基础设施的状态监测等领域中得到了广泛应用。根据F-P传感器的解调原理可知,传感器输出干涉信号质量的好坏直接影响解调系统的精度以及测量距离,而且对构成解调系统的光源及光探测器的性能要求有较大影响。然而实际中由于光在F-P腔内不可避免地存在损耗,使得传感器信号强度降低,对比度变差,降低了系统的测量距离和测量精度,而且对相应的解调系统的光源及光探测器性能提出了更为苛刻的要求,极大地增加了系统的成本,严重限制了其在工程应用中的推广。而传感器反射光纤端面反射率的提高可以改善其信号质量,且对应不同腔长有和其匹配的最优反射率。因此,设计合理的光纤端面反射率是F-P传感器制作中的关键,对F-P传感器的端面反射率进行优化,提高其输出信号质量,对光纤F-P传感器在工程应用中的推广有着极其重要的意义。 另一方面,光纤在未经特殊处理时,其端面在切平后的反射率大约为0.04左右。为了得到预期的端面反射率,必须对光纤端面镀一层高反膜。真空蒸镀和溅射是当前常用的光纤镀膜方法,但是他们的共同缺点是:使用专用设备,工艺复杂,成本昂贵;且镀膜要在较高温度下进行,而一般的光纤涂覆层不能耐高温,在高温环境下容易发脆而断裂。因此,采用这两种方法对光纤镀膜仍有很多不足之处。而化学镀则具有常温镀膜,工艺简单,成本低廉等诸多优点,因此有必要探索光纤化学镀膜的工艺规律,通过采用化学镀方法给光纤镀膜对降低系统成本亦有重大意义。 本文对光纤F-P传感器的端面反射率进行了优化研究,并通过大量实验探索了光纤化学镀膜的工艺规律,而且进一步用正交试验方法对光纤化学镀膜工艺进行了优化,具体如下: ①对本课题研究提出的背景及其重要意义进行了论述。 ②从光纤F-P传感器的原理出发,仿真观察了光纤F-P传感器的输出信号,并阐述了表征其信号质量的信号强度及信号对比度的概念;讨论了光在F-P腔内传输损耗的产生原因并仿真分析了传输损耗对传感器输出信号的影响,进而提出反射光纤端面反射率的提高可以改善传感器的输出信号质量,并最终利用最小均方误差法对F-P传感器的反射光纤端面反射率进行了优化。通过仿真证明,采用优化所得反射率制作而成的传感器具有最优的信号质量。 ③对光纤镀膜的常用方法进行了比较,因化学镀具有常温镀膜,工艺简单,成本低廉等诸多优点而采用化学镀法对光纤进行镀膜。根据光纤镀膜的要求选择


知网文化
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978