白光干涉分布式光纤压力传感器的研究

【摘要】：分布式光纤传感技术是一种用传感光纤获取沿空间分布和随时间变化的待测场(如压力场、温度场、电磁场、流速场等)信息的技术。基于偏振模耦合原理的分布式光纤压力传感器具有较高的压力测量空间分辨力。本文主要叙述了这种分布式光纤压力传感器的工作原理、测量系统及其实验结果。 在工作原理的分析中,推导出保偏光纤中由于压力扰动而产生的模式耦合信号,经麦克尔逊干涉仪相干检测后,在探测器上得到的自相干光强和互相干光强表达式;分析了压力与互相干光强的关系、压力方向与光纤主轴的夹角对互相干光强的影响以及光纤上受压力点的位置确定方法。对影响该分布式光纤传感器空间分辨力的各种因素进行了讨论,并提出了改善空间分辨力的方法。 在实验系统部分,描述了基于白光干涉的偏振模耦合分布式光纤压力传感系统。详细说明了的实验步骤,并得出一系列实验结果。实验结果表明,互相干光强信号与光纤所受压力成正比关系;当压力方向与光纤主轴成45°角时,干涉光强信号最大;传感系统的空间分辨力达到6cm。