检索结果-南通市图书馆

基于157nm激光制作的微光纤F-P折射率传感器

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

光子学报 2009年第1期38卷 99-102页

作者：刘为俊饶云江冉曾令廖弦电子科技大学宽带光纤传输与通信网技术教育部重点实验室成都610054 重庆大学光电技术与系统教育部重点实验室重庆400044

分析了157nm激光制作的光纤法珀折射率传感器的传感特性.采用干涉条纹计数的方法对法珀腔的反射光谱进行解调,避免了光强波动的影响,同时具有较宽的折射率(RI)范围.在0～70℃范围内25μm的法珀腔腔长变化量为6.25nm,等效折射率变化为～2... 详细信息

分析了157nm激光制作的光纤法珀折射率传感器的传感特性.采用干涉条纹计数的方法对法珀腔的反射光谱进行解调,避免了光强波动的影响,同时具有较宽的折射率(RI)范围.在0～70℃范围内25μm的法珀腔腔长变化量为6.25nm,等效折射率变化为～2.46×10-4.常温下对折射率范围为1.33～1.427的甘油(丙三醇)溶液进行了测量,实验结果曲线的相关系数为0.9951,测量准确度为～3.70×10-4.

关键词：导波光学折射率传感器光纤法珀腔准分子激光微加工

维普期刊数据库

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

温度压力双参数一体化测量光纤传感技术研究

温度压力双参数一体化测量光纤传感技术研究

作者：许金山深圳大学

学位级别：硕士

光纤传感器已经广泛地应用于建筑桥梁、生物医学、石油石化等众多领域,近年来更是以日新月异的发展态势深入到工业生产的各个环节中去。本文针对石油井下高温高压环境,利用光纤光栅与光纤法珀腔级联结构研制温度压力双参量一体化测量光... 详细信息

光纤传感器已经广泛地应用于建筑桥梁、生物医学、石油石化等众多领域,近年来更是以日新月异的发展态势深入到工业生产的各个环节中去。本文针对石油井下高温高压环境,利用光纤光栅与光纤法珀腔级联结构研制温度压力双参量一体化测量光纤传感系统。主要研究内容有如下四个方面:温度压力传感器基本理论与传感原理;温度压力传感器的制作、封装与性能优化;温度压力传感信号分析与处理;温度压力传感器高温、高压测试试验。本文首先回顾了光纤传感的历史和发展,着种调研了温度压力双参数光纤传感器的国内外研究和应用进展,说明了石油井下温度压力传感器的应用前景。之后根据本文提出的传感器的特殊结构分别对光纤光栅和法珀腔压力传感器做了基本的原理分析,论证光纤光栅作为温度压力传感器温度敏感单元以及法珀腔作为压力敏感单元的传感原理。深入地对法珀腔的不同制作方式做出对比分析,确定了最合适的法珀腔制作方法。并通过实验,提出一种优化法珀干涉仪反射光谱的方法。在对传感器的封装方面,针对井下恶劣的环境,利用高温光纤、钢管、法兰和波纹管作为封装材料,可以很好地保护光纤不受外力破坏。接着,针对本温压传感器的特殊光谱提出一种温度、压力双参数解调方法,实现了对传感信号的实时、快速解调。通过长时间的稳定性试验,证明此解调方法具有较好的解调精度,能够满足本文的解调工作。最后,对温压传感器进行一系列高温和压力测试。研究了其检测温度/压力时的稳定性、重复性、迟滞性,研究了温压传感器的总精度。在检测温度范围在室温至300℃,外加压力0至3Mpa时表现出较好的检测性能。测温、测压精度在±1℃和±0.03Mpa,稳定性、重复性良好,无明显迟滞,综合精确度分别在0.83%F.S和1.64%F.S。有潜力应用于井下实地温压测量。论文主要创新点在于结合光纤光栅及光纤法珀腔进行温度和压力的同时传感,解决了温度、压力的交叉敏感问题,达到精确测量、实时测试的目的。同时针对温度压力传感器的信号特性开发同时解调光谱软件,实现实时、快速的信号解调。摸索多种法珀腔的制作工艺,从可靠性、重复性、信号稳定性等方面做出对比,在三种制作方式中选取最优,确定压力传感单元的技术选型。并在选定制作方式之后,对所制备的法珀传感器提出一种性能优化的方法,改善了此种传感器信号质量。最后对温度压力传感器进行系统的数据分析,进行传感器的性能评估。本文通过对温度压力一体化测量光纤传感器的方案设计、基本原理分析、技术方案选型、实验测试和分析等多方面进行研究,成功完成了温度压力传感器的制作和传感系统的搭建,在面向石油井下的应用场景中具有很好的应用前景。

关键词：温压一体传感石油井下光纤光栅光纤法珀腔级联

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

斜面光纤与光电探测器光学耦合性能研究

斜面光纤与光电探测器光学耦合性能研究

作者：李雁夏北京交通大学

学位级别：硕士

在光电探测器芯片的测试中,一般采用平面光纤垂直耦合的方式将光信号输入。由于光纤与探测器光敏面离面耦合、高频探针对探测器扎针以及显微镜观测均在光电探测器芯片的垂直方向上,四者间的相对位置关系空间重叠程度高,这将会对测试造... 详细信息

在光电探测器芯片的测试中,一般采用平面光纤垂直耦合的方式将光信号输入。由于光纤与探测器光敏面离面耦合、高频探针对探测器扎针以及显微镜观测均在光电探测器芯片的垂直方向上,四者间的相对位置关系空间重叠程度高,这将会对测试造成一定影响,为满足实验需求而进行的繁琐的位置调整和夹具载物台等的选择工作会耗费大量的测试时间,降低测试效率。利用斜面光纤与探测器水平耦合的方式可以有效避免垂直耦合过程中存在的问题,减少搭建测试实验系统的时间,提高测试效率。本文主要研究斜面光纤与器件的光学耦合情况,主要是与光电探测器芯片的耦合,以具体的测试实验结果验证了仿真结果,并且还利用光纤法珀腔效应研究了空间光路的微距测量方法。1、首先利用Lumerical对斜面光纤出射光场进行仿真,分别模拟了纵向偏移、横向错位以及光纤角度扭转等耦合误差对耦合效率的影响,还研究了宽谱光源、不同切角的斜面光纤等对输出光场的影响。2、设计斜面光纤与探测器耦合实验系统,依据仿真结果,通过实验进行检验。3、搭建光纤微距测量系统,分别利用两平面光纤光纤端面,斜面光纤端面与探测器光敏面等作为光纤法珀腔,采用光谱仪和可调谐激光器进行扫谱,通过频谱分析与计算求出理论腔长值;同时通过侧面高倍显微镜测量出实际腔长值与之相比较。图58幅,表7个,参考文献58篇。

关键词：斜面光纤水平耦合光纤法珀腔

埋入式光纤EFPI-FBG复合压力传感器原理及特性研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

埋入式光纤EFPI-FBG复合压力传感器原理及特性研究

作者：杜常饶武汉理工大学

学位级别：硕士

液体压力实时监测是实现液压系统精确控制和状态评估的重要手段。由于液压管路系统通常工作在高温高压、强腐蚀、强振动及强电磁干扰等复杂恶劣环境,在此状态下实现可靠稳定的压力测量对传感器的性能提出更高要求。本文针对实际液压管... 详细信息

液体压力实时监测是实现液压系统精确控制和状态评估的重要手段。由于液压管路系统通常工作在高温高压、强腐蚀、强振动及强电磁干扰等复杂恶劣环境,在此状态下实现可靠稳定的压力测量对传感器的性能提出更高要求。本文针对实际液压管路系统压力监测需求,研制出一种埋入式光纤EFPIFBG（非本征型法珀-光纤光栅）复合压力传感器,采用将光纤F-P（法珀）腔结构埋入到弹性体内的封装方式,有效提高传感器压力灵敏度,降低管路振动对传感器测量精度的影响,同时在传感器的内部串联FBG解决温度-压力耦合问题,具有体积小、质量轻、抗振动、灵敏度高、温度自补偿等特点。本论文的主要研究内容如下:（1）对光纤法珀压力传感器的测量原理进行研究。分析光纤法珀传感原理及干涉信号解调原理。对传统光纤EFPI压力传感器的结构特点及压力转换原理进行分析,并对其结构进行温度耦合与温度解耦分析,进一步提出光纤EFPI-FBG复合传感结构以及温度补偿原理。（2）提出埋入式光纤EFPI-FBG复合压力传感器结构,对传感器的压力、温度及振动特性进行理论分析。通过弹性力学原理对传感器的压力与温度灵敏度进行推导。利用有限元软件分析在压力与温度分别作用下传感器内部应变分布规律,并验证理论推导的正确性。在此基础上对传感器简化模型进行误差分析,探究壳体与摩擦阻尼对传感器灵敏度的影响规律。通过模态分析及振动响应分析探究振动激励对传感器测量精度的影响。（3）对传感器进行静态与动态实验测试。通过压力与温度标定实验,确定传感器静态输出特性。在0-20MPa范围内,压力灵敏度为1.738μm/MPa,线性误差为1.03%FS,重复性误差为1.8%FS。传感器在10-60温度范围内,EFPI结构的温度灵敏度为0.83μm/,玻璃管内FBG的温度灵敏度为10.3pm/。将传感器应用于实际液压管路系统进行压力监测,确定传感器动态输出特性。在系统内压力温度同时变化时,压力传感器可进行有效温度补偿,压力测量误差在3%以内。最后对传感器进行振动测试实验,在0-8g,0-3000Hz的振动范围内,传感器产生的最大测量误差仅为0.09%FS,能够在强振动环境下保持较高测量精度。

关键词：光纤法珀腔光纤光栅压力传感器温度补偿抗振性能

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

光纤与探测器耦合性能研究

光纤与探测器耦合性能研究

作者：何人鑫北京交通大学

学位级别：硕士

近年来,随着我国通信行业飞速发展,光通信器件也得到了快速的发展,光通信系统的组成依靠着光通信器件的支持,在光器件的封装工艺中光到光电探测器芯片的耦合起着重要作用,耦合效率的大小直接影响到光通信系统的整体性能,因此,光纤和探... 详细信息

近年来,随着我国通信行业飞速发展,光通信器件也得到了快速的发展,光通信系统的组成依靠着光通信器件的支持,在光器件的封装工艺中光到光电探测器芯片的耦合起着重要作用,耦合效率的大小直接影响到光通信系统的整体性能,因此,光纤和探测器的封装成为众多行业关注的焦点,而光纤与探测器封装技术的关键在于实现光纤与探测器的低损耗耦合,确定最佳耦合距离。首先,本文利用FDTD算法分析了平面光纤和斜面光纤模场传播特性,主要包括其电场、能量分布特性,研究了耦合距离对光功率和模斑大小的影响,根据光纤出射光场不同位置的模斑分布确定耦合距离对耦合效率的影响。在光纤与探测器耦合性能研究的基础上进一步研究了光纤阵列与探测器阵列耦合性能,分析了单波长光纤阵列与多波长光纤阵列与探测器阵列的耦合性能。接着根据平面光纤、斜面光纤与探测器耦合模型搭建了实验系统,通过实验分析了耦合距离对耦合效率的影响,并利用平面光纤端面与探测器受光面形成的空气隙法珀腔测量了光纤与探测器耦合时的工作距离。最后对光电探测器进行了眼图测试,并通过均值滤波和低通滤波两种算法对眼图进行了降噪处理,使眼图性能得到优化。图72幅,表4个,参考文献53篇。

关键词：耦合效率多通道波长相关性光纤法珀腔

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于光子晶体光纤的法珀传感器研究

基于光子晶体光纤的法珀传感器研究

作者：段德稳重庆大学

学位级别：硕士

光子晶体光纤又叫微结构光纤,作为一种新型的导光介质,由于其微结构而具有很多优良特性,为解决很多通信和传感方面的难题提供了契机,成为备受关注的研究热点。法珀腔作为光纤传感器家族的一员,具有抗干扰能力强、本质安全、可测量量多... 详细信息

光子晶体光纤又叫微结构光纤,作为一种新型的导光介质,由于其微结构而具有很多优良特性,为解决很多通信和传感方面的难题提供了契机,成为备受关注的研究热点。法珀腔作为光纤传感器家族的一员,具有抗干扰能力强、本质安全、可测量量多、测量动态范围大、测量精度高、可远程测量等优点而倍受青睐,已成为技术最为成熟、应用最为广泛的光纤传感器之一。本文首先简单介绍了光子晶体光纤,再对光纤法珀传感器原理及分类做了简单介绍,分析了现今三类法珀传感器:本征法珀传感器、非本征法珀传感器和在线法珀标准件的优点和不足。本文在前人的基础上对用光子晶体光纤来制作光纤在线法珀标准件来解决传统法光纤珀腔的不足进行了探索,探讨验证了其复用效果;还进行了基于光子晶体光纤法珀腔温度自矫正传感器的探索。主要做的工作和成果如下:1.基于对光子晶体光纤与单模光纤的熔接实验探索,进行了光子晶体光纤熔接法珀腔的实验研究,通过计算机模拟探讨了影响熔接的光纤法珀腔效果的因素,提出了通过调节熔接损耗或熔接参数配置来匹配熔接端面反射系数达到提高光纤法珀腔输出信号质量的方法,通过该方法成功熔接出输出信号质量较好的光纤法珀腔。并对制作的法珀腔进行了温度应变测评。对光源相干性对制作的光纤法珀腔输出信号质量影响做了定性的探讨,提出应用准相干光源将有利于充分发挥制作的光子晶体光纤法珀腔制作长腔长的优势。2.用制作的基于光子晶体光纤法珀腔进行了频分波分复用的实验测试,测试结果表明,该传感器在复用系统中对应变的线性度很好,无滞回性,重复性好。还对测试结果进行了推导解释。3.针对现今测液体折射率时,液体折射率会随温度变化而变化的问题,提出并制作了基于光子晶体光纤法珀腔结构的液体折射率、温度同时测试的折射率测试传感器,该传感器通过与光源强度独立的输出干涉信号的对比度变化来测定液体折射率,而通过与输出干涉信号对比度相互独立的输出信号相位变化来实现对液体温度的独立测量。根据温度对相应液体折射率影响关系来消除温度对测定折射率的影响。

关键词：光子晶体光纤光纤法珀腔熔接复用折射率传感器

基于金属圆筒-石英管复合结构的光纤压力传感器研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于金属圆筒-石英管复合结构的光纤压力传感器研究

作者：舒显爽武汉理工大学

学位级别：硕士

液体压力是液压管路中最为重要的参数之一,其对液压管路的平稳运行和状态评估起着至关重要的作用。随着液压管路朝着高液压、小体积、低重量方面发展,需要性能更加优越的传感器以满足未来液压管路精确且稳定的压力测量需求。本文根据液... 详细信息

液体压力是液压管路中最为重要的参数之一,其对液压管路的平稳运行和状态评估起着至关重要的作用。随着液压管路朝着高液压、小体积、低重量方面发展,需要性能更加优越的传感器以满足未来液压管路精确且稳定的压力测量需求。本文根据液压管路压力测量需求,研制出一种小型化金属圆筒-石英管复合结构的光纤压力传感器。复合结构中石英管沿轴向固定于金属圆筒内部,一端固定另一端与金属圆筒内端面相接触。金属圆筒在外界压力作用下产生轴向变形,挤压与之相接触的石英管。石英管有两种封装方式,一种是将光纤光栅(FBG)固结于石英管内孔中,光纤光栅感知石英管的轴向应变,另一种是将两段光纤固定在石英管内孔中形成光纤法珀(F-P)腔,光纤法珀腔感知石英管的轴向变形。该复合结构可以提高石英管的压力灵敏度,提升传感器的寿命和稳定性。本论文的主要研究内容如下:(1)对光纤光栅压力传感器和光纤法珀压力传感器的压力测量原理进行研究。分析各种类型光纤压力传感器的结构特点以及该结构下的压力转换原理,使用双FBG和FP-FBG串联的方式解决传感器压力温度耦合问题,达到温度补偿的目的。(2)提出基于光纤传感的金属圆筒-石英管复合测压结构、光纤光栅石英管封装方式以及光纤法珀石英管封装方式。对复合结构进行理论分析,得到传感器的压力灵敏度。利用有限元分析软件对复合结构进行仿真分析,得到其应变分布规律,验证理论模型的准确性,并分析误差产生来源。(3)对两种封装石英管进行压力加载实验,得到不同封装石英管的压力灵敏度,验证两种封装石英管测量轴向压力的可行性。对两种封装光纤压力传感器进行压力与温度标定实验,在0-35MPa压力范围内,光纤光栅封装传感器压力灵敏度为6.6pm/MPa,温度灵敏度为24.1pm/℃。光纤法珀封装传感器压力灵敏度为0.19μm/MPa,温度灵敏度为0.31μm/℃。将光纤光栅封装的光纤压力传感器实际应用于液压管路中,液压管路中的压力温度同时变化,经过温度补偿后,光纤光栅封装压力传感器与压力变送器测量的压力数据保持一致,能够在实际液压管路中实现高精度的压力测量。

关键词：液压管路光纤光栅光纤法珀腔压力传感器温度补偿

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于石墨烯膜的差压式微小流量测量方法研究

基于石墨烯膜的差压式微小流量测量方法研究

作者：陈凡北京化工大学

学位级别：硕士

随着计量检测、生物化工、医疗药物等行业对精细控制要求的提高,微小流量测量对测量下限和精度的要求也越来越高,为了解决传统的差压式流量传感器难以测量微小流量的缺点,本文提出了一种基于石墨烯膜的差压式微小流量测量方法,加工制作... 详细信息

随着计量检测、生物化工、医疗药物等行业对精细控制要求的提高,微小流量测量对测量下限和精度的要求也越来越高,为了解决传统的差压式流量传感器难以测量微小流量的缺点,本文提出了一种基于石墨烯膜的差压式微小流量测量方法,加工制作了微小流量传感器实验样件,并通过仿真和实流实验验证了方法的可行性,主要研究内容如下:(1)给出了基于石墨烯膜的差压式微小流量传感器整体方案,研究了反射光功率与F-P腔长、F-P腔长与石墨烯膜的挠度、石墨烯膜的挠度与压力、压差与流量等各物理量的转换关系,建立了测量机理的理论模型,并通过有限元仿真方法进行了验证。(2)根据有限元仿真分析结果,优化了微流控芯片和石墨烯膜的尺寸,在此基础上制作了石墨烯膜压力敏感元件和微流控芯片,并制作了差压式微小流量传感器实验样件。(3)通过F-P腔长实验来验证光功率与F-P腔长的理论模型,通过气体压力实验验证了F-P腔长与石墨烯膜压力的理论模型,得到了光功率与压力的特性关系;通过实流实验,验证了压差与流量的理论模型,进而获得了光功率和流量的特性关系;通过实验样件的标定实验,测试了实验样件的性能并验证了测量方法可行性。

关键词：微小流量石墨烯膜差压式传感器光纤法珀腔

光纤温度/应变复合传感器及其在800℃高温下的应用

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

航空科学技术 2020年第2期31卷 66-71页

作者：柴葳郝庆瑞宝剑光中国飞机强度研究所陕西西安710065 英国诺丁汉大学英国诺丁汉NG72RD

高温应变是材料和结构在高温环境中物理性能的主要参数之一,对高温应变的准确测量是结构热强度试验的重要组成部分。目前在高温应变测量方面存在安装工艺复杂、耗费时间长、测量分散性大、高温胶造成应变传递误差、热输出标定带来二次... 详细信息

高温应变是材料和结构在高温环境中物理性能的主要参数之一,对高温应变的准确测量是结构热强度试验的重要组成部分。目前在高温应变测量方面存在安装工艺复杂、耗费时间长、测量分散性大、高温胶造成应变传递误差、热输出标定带来二次误差等不足。本文将光纤温度/应变复合传感器应用到热强度试验中,该传感器结合布拉格光栅光纤传感器和非本征法珀传感器,可以同时测量同一点的温度和应变。该传感器具有不依赖高温胶传递应变,不需要标定热输出等优点。当前已实现了800℃环境下温度和应变的测量。试验结果证明,传感器性能稳定,一致性良好。

关键词：光纤布拉格光栅光纤法珀腔温度/应变同步测量 800℃高温应变