基于光纖環(huán)形腔衰蕩強(qiáng)度調(diào)制傳感技術(shù)的研究

基于光纖環(huán)形腔衰蕩強(qiáng)度調(diào)制傳感技術(shù)的研究

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1、國內(nèi)圖書分類號(hào):TP212.1學(xué)校代碼:10213國際圖書分類號(hào):621.3密級(jí):公開工學(xué)碩士學(xué)位論文基于光纖環(huán)形腔衰蕩的強(qiáng)度調(diào)制傳感技術(shù)研究碩士研究生:許藝露導(dǎo)師:孫云旭副教授申請學(xué)位:工學(xué)碩士學(xué)科:物理電子學(xué)所在單位:深圳研究生院答辯日期:2012年12月授予學(xué)位單位:哈爾濱工業(yè)大學(xué)ClassifiedIndex:TP212.1U.D.C:621.3ThesisfortheMasterDegreeinEngineeringREASERCHONANINTENSITY-MODULATEDSENSINGTECHNOLOGYONFIBE

2、R-LOOPRING-DOWNSPECTROSCOPYCandidate:XuYiluSupervisor:AssociateProf.SunYunxuAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:PhysicalElectronicsAffiliation:ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence:December,2012Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology哈

3、爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文摘要近幾十年來,光纖腔衰蕩光譜技術(shù)逐漸的發(fā)展起來,它是具有高靈敏度特性的一種吸收光譜技術(shù)。它很好地將光纖傳感技術(shù)與腔衰蕩光譜(CavityRing-DownSpectroscopy,CRDS)技術(shù)綜合起來。因此,它不僅有光纖傳感器和腔衰蕩光譜的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)還具有它自身獨(dú)特的優(yōu)勢。該項(xiàng)技術(shù)在很多應(yīng)用范圍均具有良好的前景。如今,它在化學(xué)領(lǐng)域、物理領(lǐng)域以及環(huán)境領(lǐng)域中都有很廣泛的應(yīng)用。本文提出了一種基于光纖環(huán)形腔衰蕩光譜的傳感系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。首先,本文描述了光纖腔衰蕩光譜傳感系統(tǒng)的傳感機(jī)理,介紹了強(qiáng)度調(diào)制型光纖傳感以及光

4、纖微彎強(qiáng)度調(diào)制的工作原理,并討論了光纖腔衰蕩光譜傳感技術(shù)相對(duì)于其他傳感技術(shù)所具備的優(yōu)越性。其次,在理論分析的基礎(chǔ)之上,本文設(shè)計(jì)了一種波長為1550nm的光纖環(huán)形腔衰蕩光譜(Fiber-LoopRing-DownSpectrocopy,FLRDS)傳感系統(tǒng)研究方案。采用可調(diào)激光器和信號(hào)發(fā)生器加載到電光強(qiáng)度調(diào)制器的方法發(fā)出脈寬為1μs的光脈沖,經(jīng)過波長為1550nm的光纖所構(gòu)成的環(huán)形腔后由APD探測器探測,該探測器可探測信號(hào)的靈敏度為-50dBm。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本論文所設(shè)計(jì)的環(huán)形腔的衰蕩時(shí)間大約為128μs。而后本文利用光纖的微彎損耗原理

5、制作了一種簡易的位移傳感單元,并且將其加入到所設(shè)計(jì)的光纖環(huán)形腔衰蕩系統(tǒng)中,經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)采集,證明了該系統(tǒng)具有良好的實(shí)踐性和可行性。最后,將一個(gè)光纖環(huán)形腔增加至兩個(gè)環(huán)形腔,設(shè)計(jì)了一種基于時(shí)分復(fù)用的雙通道的光纖環(huán)形腔衰蕩傳感系統(tǒng)。并且針對(duì)該復(fù)用傳感系統(tǒng)提出了兩種設(shè)計(jì)方案,然后對(duì)這兩個(gè)方案均進(jìn)行了Matlab仿真。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,這兩種方案中的衰蕩曲線可以都可以很清晰的在仿真圖中區(qū)分顯示出來,這同時(shí)說明了這兩種方案均能夠很完美地實(shí)現(xiàn)對(duì)兩個(gè)不同被測物理量實(shí)時(shí)測量。但是它們也有一些不同,有各自的優(yōu)勢與缺陷,因此將其應(yīng)用到實(shí)踐中去時(shí)要根

6、據(jù)實(shí)際情況選擇方案。雙通道復(fù)用系統(tǒng)的成功仿真引申出了一種多通道光纖環(huán)形腔衰蕩傳感系統(tǒng)的想法,該系統(tǒng)可以同時(shí)測量多個(gè)不同的物理量。在本論文中,只是詳細(xì)的研討了其在設(shè)計(jì)時(shí)需要注意的一些問題。至于對(duì)于雙通道傳感系統(tǒng)的實(shí)踐驗(yàn)證以及多通道系統(tǒng)的具體設(shè)計(jì)將會(huì)在未來繼續(xù)進(jìn)行探索與驗(yàn)證。上述研究表明,所設(shè)計(jì)的基于光纖環(huán)形腔衰蕩的強(qiáng)度調(diào)制傳感系統(tǒng)的方案切實(shí)可行,改善了強(qiáng)度調(diào)制型傳感器受光源波動(dòng)影響較大的缺點(diǎn)。本論文同時(shí)提出了一種可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)對(duì)多個(gè)不同物理量進(jìn)行實(shí)時(shí)測量的方案,經(jīng)過討論與研究說明該方案具有良好的實(shí)踐性。-I-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論

7、文關(guān)鍵詞:光纖環(huán)形腔衰蕩;傳感單元;衰蕩時(shí)間;時(shí)分復(fù)用;多通道;位移-II-哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文AbstractInrecentyears,FiberCavityRing-DownSpectrocopytechnologyhasdevelopedquickly.Itisakindofhighsensitiveabsorptionspectroscopywithahighsensivity.ItisconsistedoffibersensingtechnologyandCavityRing-DownSpectroscopy(

8、CRDS)technology.SoithasnotonlytheadvantagesoffibersensorandCRDS,butitsownsuperiority.Thistechnologyhasagoodapplicatio

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