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近年来,随着光纤传感技术的飞速发展,振动检测技术得到了创新。已有大量的光纤传感器应用于振动信号的检测。其中偏芯光纤凭借其特殊的结构,具有更强的倏逝场,对外界环境变化更加敏感,在振动检测方面相比普通光纤表现出更突出的优势,本文研究了基于偏芯光纤的振动检测技术。 首先,阐明了课题研究的背景及意义,简述光纤传感的发展历程及研究状况,全面分析了偏芯光纤及振动检测技术的国内外研究现状,确定了本文的研究方向,概述了本文的研究内容。 其次,基于光纤光学传输理论,建立偏芯光纤的理论计算模型,采用三层保角变换方法研究了偏芯光纤的特殊结构,分析了偏芯光纤的模场特性、倏逝特性以及偏振特性。并运用Rsoft软件中的BeamPROP模块建立了偏芯光纤的光学模型,应用有限差分光束传播分析法模拟仿真了偏芯光纤的传输特性。 再次,深入研究了偏芯光纤的弯曲损耗特性,得到了偏芯光纤的弯曲损耗公式,分析了偏芯光纤的弯曲半径与弯曲损耗之间的关系,同时得到偏芯光纤弯曲损耗与偏芯距离的关系,并模拟仿真了偏芯光纤在0o与180o方向上的弯曲损耗。根据偏芯光纤的弯曲特性建立振动传感器模型,运用 ANSYS软件对模型进行模态分析,得到模型的固有频率为199.80Hz。 最后,设计了振动检测系统,由光路模块、光电转换模块以及电路模块三部分组成,并对各个模块进行器件选择及参数设置,建立起振动检测系统,模拟仿真了振动传感器的工作过程,验证振动传感器的特殊优势。为实现基于偏芯光纤的振动传感器的应用奠定基础。