【摘 要】
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在生物制药业、石油化工业以及航空工业等众多领域中,光纤传感技术已经得到了深入研究。其不仅可以针对单个参量进行测量,还可以针对温度-折射率、温度-应力以及温度-压力等
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在生物制药业、石油化工业以及航空工业等众多领域中,光纤传感技术已经得到了深入研究。其不仅可以针对单个参量进行测量,还可以针对温度-折射率、温度-应力以及温度-压力等双参量进行同时测量。本文针对光纤传感领域中的低相干干涉技术进行研究,基于低相干干涉系统,提出了一种针对复合式法珀腔传感器的光纤温度-压力传感方法。同时针对干涉条纹包络过宽影响测量范围的问题,研究了双光源模块对干涉条纹包络产生的压缩作用,并在解调算法中使用加窗算法进一步扩大干涉条纹可移动范围。最后进行了温度-压力双参量传感实验。本文所做的具体工作包括以下几点:1、深入研究光纤法珀低相干干涉解调系统的基本原理,构建低相干干涉理论模型。重点研究光源带宽对系统产生的干涉信号包络宽度的影响,分析了双折射晶体光楔中O光和E光的偏振情况,同时研究了低相干干涉系统的几种主要解调方法,并对各自的优缺点进行对比。2、提出了基于复合式法珀腔的光纤温度-压力双参量传感方法,同时针对干涉条纹包络过宽影响测量范围的问题,研究了双光源模块对干涉条纹包络产生的压缩作用,并在解调算法中使用加窗算法进一步扩大干涉条纹可移动范围。通过对双折射晶体光楔产生的位置相关色散的分析,研究了空间频率采样点和波数间的色散补偿算法。3、搭建了基于复合式法珀腔传感器的光纤温度-压力传感系统,并使用两种结构的复合式法珀腔传感器分别进行温度-压力双参量传感实验。在3kPa-228kPa压力,-20℃-70℃的温度范围内,硅环结构传感器的压力测量精度为0.3%F.S.,温度测量精度为1%F.S.;在3kPa-283kPa压力,-20℃-70℃的温度范围内,MEMS传感器的压力测量精度为0.15%F.S.,温度测量精度为0.41%F.S.,同时验证了双参量传感方法的有效性。
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