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《基于菲索干涉儀解調的光纖法珀加速度傳感器與信號解調方法分析》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在學術論文-天天文庫。
1、重慶人學碩十學位論文能媒介間接對光纖內傳輸光波的某些特征進行調制。按照光纖中的光被調制的特征參量來分，可將光纖傳感器分成光強調制型、相位調制型、偏振態(tài)調制型、波長調制型和頻率調制型【6l。由于前兩種調制方式的檢測原理相對成熟，被測對象十分廣泛，因此大量的工業(yè)用光纖傳感設備采用強度調制型或者相位調制型光纖傳感器。在強度調制型光纖傳感方案中，以光纖輸出光強的變化來表示被測物理量，多采用多模光纖。被測物理量直接與光纖或者與和光纖固定在一起的裝置相互作用，從而直接改變光纖中傳輸的光強。強度調制型光纖傳感技術的優(yōu)勢在于結構簡單，成本低，但所能達到的靈敏度有限?？紤]到大多數傳感應用中并不要
2、求極高的靈敏度，強度調制型傳感器的綜合性能足以與現有的其他非光纖傳感器競爭，因而有可觀的市場前景。對于相位調制型光纖傳感技術，以光纖中光的相位變化來表示被測物理量，通常對雙光束或者多光束干涉信號進行解調獲得相位信息，多采用單模光纖。無論傳感對象是磁場、聲場，還是溫度、位移等各種物理現象，理論上都具有高出現有各種傳感技術幾個數量級的靈敏度。這種傳感方式幾何結構靈活多樣，且靈敏度、分辨率等關鍵性能指標非常高，在很多場合都具有應用價值。偏振態(tài)調制型光纖傳感器以光纖中傳輸光的偏振態(tài)變化來表示被測物理量，用不同的檢偏裝置進行解調，多利用磁光效應、光彈效應等進行磁場、應力等物理量的測量。由
3、于光纖中光波的偏振態(tài)在外界微擾下經常不規(guī)則地變化，這使得該種調制方式在穩(wěn)定工作和檢測上存在困難。波長調制型光纖傳感器多利用寬帶光源，以光波長的改變來表示被測量的大小，最典型的代表就是基于光纖光柵(FiberGrating)的傳感器【
4、71。光纖光柵是近年來發(fā)展最為迅速、應用最為廣泛的光纖無源器件之一，其特征波長會隨溫度、應力等參數的改變而發(fā)生漂移，具有自參考性、小巧、重復性好、易復用、抗干擾能力強等特點。頻率調制型光纖傳感方式主要基于多普勒(Doppler)效應、克爾(Kerr)效應、受激布旱淵(Brillouin)散射和受激拉曼(Ramann)散射等，以頻率的改變來表示被測物
5、理量。光纖傳感器發(fā)展至今已有近四十年的歷史，基于不同光纖傳感原理的大量技術方案和應用領域被相繼發(fā)掘出來，部分技術和應用也已經商品化【81。隨著現代傳感技術的發(fā)展，除了傳統的應力、溫度等傳感領域，一些新的傳感方案，如生物傳感技術，也被大量提出和加以嘗試。光纖傳感器以其獨特的優(yōu)越性出現在越來越多的工業(yè)領域和生活領域中。在工業(yè)工程控制中，光纖傳感器多采用光強耦合式結構或者法布罩一珀羅21緒論(Fabry-Perot，法珀)式結構，測量溫度、位移、加速度、壓力、流量等物理參數。這些參數的獲得有利于工業(yè)加工過程中對加工條件、加工進度和安全性等進行控制，從而提高加工精度和效率。在電力工業(yè)中
6、，對于電流電壓測量和電器保護系統的要求不斷提高，迫切需要可檢測高電壓、大電流的傳感器?；陔姽庑蛘叻ɡ诖殴庑墓饫w電壓電流傳感器由于不受電磁干擾、可進行非接觸式測量而大受青睞，目前已有部分傳感器進入了實用商品化階段。在建筑、汽車、航空航天等廣泛使用復合材料的領域，基于光纖傳感技術的智能材料和智能結構有著廣泛的應用前景。通過將傳感元件和驅動元件嵌埋入材料和結構中，可以實時測量材料和結構的狀態(tài)參數，如應變、溫度、損傷等，并做出必要的調節(jié)和控制，從而保證結構安全并工作在最佳狀態(tài)。常見的應用實例包括材料的固化過程監(jiān)控、結構中的裂紋檢測等等。在化工和醫(yī)用領域，基于激光多普勒頻移效
7、應的全光纖探針可以用來測量血液的流速，幫助進行心血管疾病的臨床診斷和冠狀動脈成形術；而基于熒光效應或者光吸收散射原理的光纖探針則既可以用來檢測某種物質中化學成分的分布，測試環(huán)境污染程度，又可以用來確定血液中的氧飽和程度和血紅蛋白分解曲線等重要指標，從而在開發(fā)污染監(jiān)控系統、治療呼吸系統和新陳代謝系統疾病上發(fā)揮重要作用。在軍事領域，為適應水下反潛、導彈制導等高科技作戰(zhàn)手段的需要，世界各國的研究部門也都謀求大面積應用高性能的光纖傳感器。其中基于光纖Sagnac效應的光纖陀螺作為一種角加速度敏感元件，在姿態(tài)控制和慣性導航中的重要作用使其成為光纖傳感技術最早應用于軍事領域的方向之一并得到
8、了長足發(fā)展。在石油工業(yè)，基于傳輸損耗調制或者反射光強的液位和泄露傳感器已有很多商用的產品，而可用于油氣勘探的光纖壓力或光纖加速度傳感器也正被越來越多的國家投入大力研究，以替代現有的壓電式產品。與此同時，光纖傳感技術還存在如下一些問題：①光纖傳感器受到制作工藝和器件發(fā)展的限制，尚未形成較大的生產規(guī)模。②具備高性能、高可靠的光纖傳感系統在系統造價上仍然偏高，尚不能為多數工程應用所接受，需大力改進以降低成本。③光纖傳感技術有著極高的檢測靈敏度，但同時也容易受到外界干擾的影響，如光纖陀螺儀中的非互易
