【摘 要】
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光纤法布里—珀罗(F-P)传感器是当前光纤传感器研究领域的一个重要分支。光纤F-P传感器具有体积小、分辨率高、灵敏度高、耐高温、良好的可靠性和灵活性等优点,还能够直接测
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光纤法布里—珀罗(F-P)传感器是当前光纤传感器研究领域的一个重要分支。光纤F-P传感器具有体积小、分辨率高、灵敏度高、耐高温、良好的可靠性和灵活性等优点,还能够直接测量高温、高压、应变、振动及声波等多种参量,特别适用于石油化工、电力系统等恶劣环境下应用。本文以非本征型光纤法布里—珀罗(F-P)干涉传感器(EFPI)为研究对象,对传感器的基本工作原理、解调技术及实验验证作了深入、系统的研究。主要包括以下几个方面:第一,概述了光纤F-P传感器的基本原理,对非本征光纤F-P传感器和本征光纤F-P传感器的特点进行了比较。描述了两种常用的解调方法:强度解调法和波长解调法。第二,详细说明了光强解调的光纤F-P传感器的工作原理,包括它的工作范围以及初始腔长的确定,这两个方面共同决定了光强解调的光纤F-P位移传感器的工作区间位于线性段;根据对其所作的理论分析,对传感系统的性能进行数值模拟,得到线性度为99.8%的线性拟合曲线;对F-P传感器的腔内损耗进行了分析,对F-P腔的反射率进行了优化。第三,简要介绍了波长解调光纤F-P位移传感器的工作原理。波长解调系统使用的光源为SLD宽谱光源,通常光谱呈近似高斯分布。本文针对高斯分布光谱的光源,详细推导了由于实际光源产生的测量误差公式,提出了改进的光纤F-P位移传感解调方法。最后,设计了波长解调的F-P位移传感器,对提出的理论进行实验验证。我们在实验中发现:在反射镜位移0～60μm范围内,位移的测量计算值和实际值呈良好线性关系,证明我们提出的波长解调方法对高斯分布光谱的光源是适用的,我们的理论和实验结果对波长解调的F-P位移传感器是十分有用的。
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