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温度是一个基本的物理量，它是工业生产过程中最普遍、最重要的工艺参数之一。随着工农业的不断发展，尤其是在强电磁干扰、易燃、易爆等恶劣环境下，对温度的测量要求越来越高。同时，光纤F-P(Fabry-Perot)腔温度传感器是一种新型的传感器，与传统的温度传感器相比，它具有体积小、重量轻、灵敏度高、电绝缘性好、抗电磁干扰等优点。相对于其它光纤传感器而言，光纤F-P腔温度传感器结构简单、成本较低、适合批量生产，因此在各个领域有着良好的应用前景。本文设计了一种基于物体热胀冷缩原理和法布里-珀罗腔多光束干涉机理的新型结构光纤F-P腔温度传感系统。当温度发生变化时，F-P腔的腔长将会发生变化。根据F-P腔的光学特性可知，F-P腔的腔长的变化将会导致其输出光强的变化，因而，只需检测出F-P腔输出光强的变化，即可得出待测温度的变化。本文首先建立了F-P干涉腔的反射光的数学模型，对F-P传感腔的初始腔长、光纤端面反射率的选取进行了计算与优化设计，确定出当F-P腔的工作区间为λ／8，初始腔长选取在mλ+λ／16时，传感器具有最佳的温度响应特性；并用软件ANSYS对传感器的理论模型进行仿真与分析。在现有实验条件下，通过相位解调法准确地测量出F-P腔的初始腔长，利用单、多模光纤跳线、陶瓷套筒等材料，完成了光纤F-P腔温度传感头的制作。其次，通过对前置放大电路的噪声分析以及对各种元器件的合理选择，设计了一种对传感器输出的微弱光强信号进行放大、滤波等处理电路，利用单片机AT89C51对数据采集芯片AD574A和可编程接口芯片8155进行控制，并结合相应软件编程，进一步完成对信号数字滤波、单位转换以及上下限报警等处理，最终实现对传感器输出信号的实时采集和动态显示。最后详细介绍了实验系统以及实验方法，并对实验结果进行了误差分析以及提出相应地解决方案。实验结果表明：当待测温度变化范围为0℃～100℃时，F-P腔的腔长近似线性变化，相应的灵敏度为0.161V/℃；在0℃～70℃间测得误差为0.25℃：在80℃～100℃间测得误差为0.5℃。