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一种基于光纤法布里—珀罗结构的微型应变传感器的研制

作　者: 李坤
导　师: 姜德生
学　校: 武汉理工大学
专　业: 光电子及信息材料
关键词: 光纤光学光纤传感法布里-珀罗腔应变
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 151次
引　用: 2次
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内容摘要

光纤F-P传感器(optical fiber Fabry-Perot sensor,光纤法珀传感器)是历史最长,技术最为成熟,应用最为普遍的一种光纤传感器。作为当前光纤传感器研究领域的一个重要分支,光纤F-P传感器除具备光纤传感器的一般优点外,还具有结构简单、测量精度高、检测范围大等优点,在高层建筑、大跨度桥梁、大型航空航天器等复杂结构的健康监测中有广阔的应用前景。本文针对光纤F-P传感器的传感机理、传感探头的制作工艺技术以及光纤F-P传感器在结构应变参数的传感测量上作了深入、系统的研究。主要包括以下几方面:1,介绍了土木结构健康监测系统中应变测量的意义和国内外发展概况;分析了各种应变测量方法的优势和不足;对光纤应变传感器特别是光纤F-P应变传感器在结构健康监测方面的研究现状与应用作了较全面地分析。2,利用光干涉理论对光纤F-P传感器的工作原理和光纤F-P腔的应力应变效应进行了详细的研究。3,对光纤F-P传感器探头的制作工艺技术进行研究,采用湿法腐蚀与光纤熔接方法制作一种低反射率、微腔长的光纤F-P传感探头;并通过改变制备过程中的各种技术参数,优化制备工艺,制作出适用于应变参数测量的光纤F-P传感探头。4,采用AQ4321D可调激光光源作为宽谱光源,搭建用于静态应变传感测量的微动台,利用ANDO AQ6317C光谱分析仪对本实验室制作的光纤F-P腔传感探头的应变传感特性进行测试研究,得到该应变传感器的线性度、灵敏度等基本参数。结果表明,这种低反射率、微腔长的微型光纤F-P应变传感器对应变的响应有着较高的灵敏度和精度,适合于对土木结构健康状态的监测。5,指出了该微型光纤F-P应变传感器在制作方面需要改进的地方及进一步研究的方向和措施。

全文目录

中文摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章引言  8-21
  1.1 课题的目的和意义  8-9
  1.2 应变测量的种类和优缺点  9-17
    1.2.1 电阻应变传感技术  9-11
    1.2.2 光纤应变传感技术  11-16
    小结  16-17
  1.3 国内外的研究概况  17-19
    1.3.1 国外研究概况  17-18
    1.3.2 国内研究概况  18-19
  1.4 论文的主要内容、意义及结构  19-21
    1.4.1 课题研究的意义  19
    1.4.2 课题研究的内容  19-20
    1.4.3 论文的结构  20-21
第2章光纤F-P应变传感器  21-31
  2.1 光纤的结构与制备  21-22
  2.2 Fabry-Perot干涉原理  22-23
  2.3 光纤F-P应变传感器的的原理  23-26
  2.4 光纤F-P应变传感器的分类与制备  26-30
    2.4.1 IFPI光纤传感器  26-28
    2.4.2 EFPI光纤传感器  28-29
    2.4.3 ILFE光纤传感器  29-30
  本章小结  30-31
第3章光纤F-P应变传感器的设计  31-44
  3.1 新型光纤F-P应变传感器的结构与原理  31-32
  3.2 光纤F-P应变传感器传感探头的制作工艺  32-43
    3.2.1 光纤端面的制作  32-33
    3.2.2 光纤端面的腐蚀制备工艺  33-40
    3.2.3 光纤F-P腔的制备  40-43
  本章小结  43-44
第4章光纤F-P应变传感器的实验研究  44-50
  4.1 光纤应变传感的静态特性研究  44-45
  4.2 系统结构  45-46
  4.3 静态应变测量实验结果  46-48
  4.4 温度响应测量实验结果  48-49
  本章小结  49-50
第5章结论和今后的工作  50-52
  5.1 结论  50
  5.2 今后的工作  50-52
参考文献  52-57
硕士期间发表的论文  57-58
致谢  58

一种基于光纤法布里—珀罗结构的微型应变传感器的研制

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