光纤白光干涉测量技术应用研究

论文摘要

随着科学技术的飞速发展,人们对于生产生活智能化的要求不断提高。传感器测量技术作为社会智能化、网络化发展中的重要一环,对其测量精度、系统稳定性、技术可靠性及使用环境等方面的要求不断提升。因此,进一步发展成熟可靠的传感测量技术就显得越发迫切。光纤传感器因其测量精度高、性能稳定、抗干扰能力强等优良特性被广泛使用于航空航天、石油核电、空间探测等高精尖科学技术领域。光纤白光干涉技术的出现使光纤传感技术逐渐进入普通民众的生产生活当中,因其具有测量精度高、结构简单、光源要求低、可扩展性强等突出特点,在传感器研发、计量与检测、生物医学等领域获得了广泛的应用。本文基于光程差调制方式的光纤白光干涉测量技术设计了一种单点/准分布式光纤压力传感器,该传感器采用光纤缠绕的弹性柱体作为压力传感单元,具有远程测量、多路复用、测量精度及范围可调、结构简单、价格低廉等特点。由实验结果表明,在特定的结构设计下,该压力传感的测量范围为0～600N,灵敏度达到0.0415mm/N。本文基于光程差调制方式的光纤白光干涉测量技术设计了一种光纤温度传感器,该传感器采用单模光纤束作为温度传感单元,光纤缠绕的压电陶瓷柱作为参考光路光程扫描单元。通过进一步实验表明,该温度传感器在3470℃的测试范围内灵敏度达到2.978V/℃,且通过改变温度传感单元及参考光路光程扫描单元的结构设计可满足不同的测量范围及精度要求。本文基于光纤白光干涉原理及机械天平结构,设计了一种用于物体称量的光纤天平。由实验表明通过观察白光干涉零级条纹的方式来代替肉眼对天平指针的识别,在光纤天平力臂长度为65mm的情况下,光纤天平的倾斜分辨角为=7.7×10-55 rad,远高于理想状态下的人眼角分辨极限U=3.3×10-44 rad。光纤天平在0～200g称量范围内的最大称量偏差≤0.005g,测量分辨率达到10-3g量级且通过优化光路扫描系统以及提高光纤天平臂长均可使测量达到更高的精度要求。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 冯程成

导师: 熊显名

关键词: 白光干涉,光程差调制,光纤压力传感器,光纤温度传感器,光纤天平

来源: 桂林电子科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,信息科技

专业: 物理学,自动化技术

单位: 桂林电子科技大学

分类号: TP212;O436.1

总页数: 45

文件大小: 2317K

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