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《基于偏振低相干的長(zhǎng)距離光纖法珀壓力傳感系統(tǒng)與解調(diào)算法研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、基于偏振低相干的長(zhǎng)距離光纖法珀壓力傳感系統(tǒng)與解調(diào)算法研究ResearchonRemoteFabry-PerotPressureSensingSystemandDemodulationAlgorithmBasedonPolarizationLowCoherence學(xué)科專業(yè)：光學(xué)工程作者姓名：巨冬冬指導(dǎo)教師：劉琨副教授王雙講師天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院二零一七年十二月摘要光纖法珀壓力傳感器以其抗電磁干擾、耐腐蝕、低損耗等優(yōu)點(diǎn)，在海洋壓力監(jiān)測(cè)、生物醫(yī)療傳感和高溫油井開(kāi)發(fā)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。結(jié)合低相干干
2、涉技術(shù)的光纖法珀壓力傳感器具有高解調(diào)精度，較寬的測(cè)量范圍并可用于超長(zhǎng)距離壓力傳感。本文針對(duì)長(zhǎng)距離、高精度壓力傳感需求，開(kāi)展了對(duì)單模光纖琺珀壓力傳感器結(jié)構(gòu)的研究，提出了硅環(huán)結(jié)構(gòu)的單模光纖法珀壓力傳感器；研究了單模傳感系統(tǒng)中低相干干涉圖像的特性，在此基礎(chǔ)上提出了對(duì)重疊干涉圖進(jìn)行加窗的改進(jìn)型絕對(duì)相位解調(diào)算法。本文的具體研究?jī)?nèi)容包括：1、介紹了光纖法珀壓力傳感器的傳感原理，對(duì)基于單模光纖的法珀壓力傳感器的多光束干涉模型、光信號(hào)耦合模型和殘余壓力響應(yīng)模型進(jìn)行分析并得出傳感器的最優(yōu)化結(jié)構(gòu)參數(shù)。然后對(duì)單模光纖MEMS法珀
3、壓力傳感器的制作流程和硅環(huán)結(jié)構(gòu)的單模光纖壓力傳感器的制作流程進(jìn)行介紹。接下來(lái)介紹了低相干干涉原理、典型的低相干解調(diào)干涉儀結(jié)構(gòu)，并分析了偏振低相干解調(diào)干涉儀的解調(diào)原理，最后對(duì)幾種常見(jiàn)的低相干干涉解調(diào)算法，特別是絕對(duì)相位展開(kāi)算法的原理進(jìn)行分析。2、搭建了基于偏振低相干的單模光纖解調(diào)系統(tǒng)。在分析了單模系統(tǒng)中干涉圖像的特征后，提出了一種適用于在單模光纖法珀壓力傳感系統(tǒng)中對(duì)重疊的干涉條紋進(jìn)行加窗的解調(diào)算法，并且研究了窗口形狀、窗口尺度對(duì)解調(diào)結(jié)果的影響。最后證明了所提出的加窗算法具有提升干涉條紋信噪比的作用。3、首先采
4、用納米位移臺(tái)作為標(biāo)準(zhǔn)源進(jìn)行單模光纖解調(diào)系統(tǒng)的長(zhǎng)距離位移測(cè)量實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證所提出的加窗算法的有效性。然后對(duì)兩種不同制作工藝的單模傳感器分別進(jìn)行壓力實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，硅環(huán)結(jié)構(gòu)的單模傳感器的全量程精度優(yōu)于0.053%，這證明了硅環(huán)結(jié)構(gòu)的單模傳感器具有良好的線性度，并且實(shí)現(xiàn)了20km的長(zhǎng)距離傳感。而單模光纖MEMS壓力傳感器的解調(diào)效果不理想，是接下來(lái)研究的重點(diǎn)。關(guān)鍵詞：?jiǎn)文毫鞲衅?，低相干干涉，絕對(duì)相位解調(diào)算法，空間域加窗IIIABSTRACTOpticalFabry-Perotpressuresensorhas
5、broadapplicationprospectsindeepseapressuremonitor,hightemperatureoilandgasdevelopment,biomedicalsensingandotherfieldsduetotheadvantagesofanti-electromagneticinterference,corrosionresistance,lowattenuationandsoon.OpticalFabry-Perotpressuresensorcombinedwith
6、lowcoherencedemodulationtechnologyhashighdemodulationaccuracy,widemeasuringrangeandcanbeusedforlongdistancepressuresensing.Inordertomeetthedemandsoflong-distanceandhigh-precisionpressuresensing,thispaperstudiedthestructureofsingle-modefiberopticFabry-Perot
7、pressuresensorandproposedapressuresensorwithasiliconringstructure.Afterstudyingthecharacteristicsoflowcoherenceinterferograminsingle-modesensorsystem,weproposedanimprovedphase-basedmethodbyusingafilteringwindowonthelow-coherenceinterferogram.Thespecificres
8、earchcontentsofthispaperinclude:1、Themulti-beaminterferencemodelandopticalsignalcouplingmodelofFabry-Perotpressuresensorbasedonsingle-modefiberarestudied.Aftersimulation,thebestparametersoftwostructuresofsing
