混沌相关光纤环衰荡系统实现温度传感

论文摘要

在工业生产和系统监测中,温度是最基本也是最重要的参数之一,其与生产安全、产品质量以及设备寿命都有密切的关系。因此,对温度进行实时准确的测量就显得尤为重要。然而,在一些特殊的环境中,传统的电子温度传感器的工作性能会受到影响,很难达到测量要求。因此,当前的温度传感研究集中于开发一种新型的温度传感器,具有良好的绝缘性和可靠性,且有较低的成本和更高的精确度。在激光出现之后,光学传感器被开发了出来。光学传感器以光作为探测信号,可以制成点式或分布式温度测量系统,并且具有多种不同的传感方法。其中,光纤传感器化学安全性高,可盘绕,抗电磁干扰,可以在较为恶劣的环境下工作,逐渐成为研究的热点。光纤布拉格光栅作为一种新型的光纤器件,是光纤传感技术中主要的传感元件之一。近年来出现的光纤环衰荡技术结合了光纤传感和腔衰荡技术的优点,是一种新型的高度灵敏的测量技术。把先进的光纤传感技术与某些光纤器件相结合,可以开发出新型的光纤传感器。本论文以光纤布拉格光栅作为传感元件,将其与光纤环衰荡技术相结合,采用混沌激光作为光源,设计了一种新型的温度传感系统。论文的主要工作如下:(1)介绍了当前光纤温度传感器的发展状况。从光纤用作温度传感的原理出发,列举了几种常见的光纤温度传感器,最后介绍了光纤布拉格光栅用作温度传感的优势和光纤布拉格光栅温度传感器的发展现状。(2)介绍了光纤环衰荡技术的传感原理以及混沌激光的产生与特性。提出了以混沌激光作为光纤环衰荡技术的输入光源,以混沌自相关峰的衰荡时间作为传感指标的传感方法。在理论上对该方法进行了解释,并在MATLAB中对该方法进行了仿真,同时也在实验上对该方法进行了验证。(3)提出将光纤布拉格光栅与基于混沌自相关的光纤环衰荡技术相结合来实现温度传感。在数学上对该方法进行了推导验证,并在MATLAB中进行了相关的数值模拟,在理论上证明了该传感方法的可行性。(4)搭建了基于混沌自相关光纤环衰荡技术实现光纤布拉格光栅温度传感的实验装置,并进行了温度传感实验。该温度测量系统实现了3.52ns/℃的测量灵敏度,且具有良好的测量稳定性。同时利用该传感装置,对光纤布拉格光栅的温度—中心波长关系进行了解调。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 秦冲

导师: 杨玲珍

关键词: 混沌光纤激光器,温度传感器,混沌自相关系数,光纤环衰荡,光纤布拉格光栅

来源: 太原理工大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,无线电电子学,自动化技术

单位: 太原理工大学

分类号: TN253;TP212

总页数: 66

文件大小: 2888K

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