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光纤FP传感器的物理模型分析开题报告

 2020-02-20 10:02  

1. 研究目的与意义(文献综述)

随着现代科技的发展,光纤的应用范围越来越广泛,特别是在传感方面,因光纤有着简单的结构、高灵敏度、体积小、抗电磁干扰、能够在恶劣的环境下工作等优点,光纤传感引起了众多研究工作者的兴趣,从而光纤传感器在温度、折射率、应力、声波等领域的测量方面也得到了许多应用。光纤传感器的种类有很多,根据光信号调制方式的不同,光纤传感器可以分为强度调制型、相位调制型、偏振态调制型和波长调制型,其中法布里--珀罗传感器属于相位调制型光纤传感器,由于有着结构简单、容易使用等优点,在国内外应用广泛。

自1897年charlesfabry 和alfred perot两位科学家提出并发明法布里--珀罗(fabry-perot,fp)传感器,f-p传感器受到了极大的关注。然而,f-p腔的腔长很短,距离很小,由于制造工艺上的困难,发展停滞了一段时间,直到1988年lee等人首次成功研制出本征型f-p传感器,这类传感器才得到进一步的发展。本征型f-p腔主要由三段光纤构成,在测量某种参数(应力、压力等)时,主要通过观测由光纤折射率变化引起的光强变化来感知参数变化,而周围环境同样会对光纤折射率产生影响,因此实验结果的可信度会大大降低。1991年,k. murphy和他的同事通过在两段光纤中加入空气腔发明了非本征f-p传感器,而空气腔对外界环境的变化不及光纤敏感,从而一定程度上减小了交叉敏感问题带来的影响。同年,r.a.wolthuis等人首次提出用光纤f-p传感器进行压力测量,他们将4μm的硅薄膜放在经腐蚀后含有空腔的玻璃立方体的一端,另一端是光纤,从而形成非本征f-p腔,此设备可用于监测脑伤病人颅骨内的压力。

随着光纤f-p腔越来越趋向于微型化,传感器的适用范围也大大提高。国内有天津大学、大连理工大学、重庆大学、哈尔滨工业大学等单位从实际工程出发将传感器分别用于航空、油井、结构检测等领域。特别是重庆大学研究的波长调制型f-p应变传感器在桥梁健康监测应用方面成绩突出,其开发的第一代光纤f-p应变仪应用在芜湖长江大桥桥梁模型,宜昌长江大桥环道疲劳试验,以及渝长高速公路的红槽房公路桥的大梁监测中。哈尔滨工业大学的研究小组研制的foss-iii型光纤白光应变测量仪配合不同封装结构的光纤传感器,可实现局部应变与温度的监测。

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2. 研究的基本内容与方案


基本内容:


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3. 研究计划与安排


第1 – 3周:查阅资料,确定研究目标,完成开题报告。


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4. 参考文献(12篇以上)


[1] du, y., qiao, x.,rong, q., et al. a miniature fabry-pérot interferometer for high temperaturemeasurement using a double-core photonic crystal fiber[j]. ieee sens, 2014, 14,1069–1073.


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