基于微纳光纤和布里渊相关域分析的传感技术研究

论文摘要

光纤传感技术因为其传感介质为光纤,相对于常规的传感技术而言有着抗电磁干扰、耐腐蚀和便于布设等许多优点,目前已成为一个十分热门的研究课题。随着光纤传感的发展,现在光纤传感的主要研究方向为拓展新的传感机制和研究新的传感光纤。微纳光纤作为一种近些年来开始研究的新型光纤,其特点是光纤的纤径非常小,增强了光在光纤中传输的倏逝场,增强了光同外界环境的耦合,从而获得了很多新的传感特性。但是由于其受限于工艺水平,一般比较短,不容易进行分布式测量。本文将高空间分辨率的布里渊相关域分析技术（BOCDA）和微纳光纤相结合,探究微纳光纤在不同液体环境中的布里渊频移的变化情况,具体内容如下:（1）理论上从布里渊频移和有效折射率的关系出发,建立了不同粗细微纳光纤的布里渊频移和外界环境折射率的函数关系,为后续实验奠定了基础。（2）搭建了高空间分辨率BOCDA系统,发现并分析了高空间分辨率BOCDA的坏点问题,并改良传统编码为新型的循环码的方式,将坏点处的信噪比提升超过两倍,实现了对2-9μm不同纤径拉锥光纤布里渊频移的分布式测量,空间分辨率达到2.5 mm。（3）使用6-9μm的微纳光纤进行了液体折射率传感实验。在外界折射率在1.34-1.44间时,得到光纤的布里渊频移随外界折射率线性变化,得到折射率传感最高灵敏度377MHz/RIU,最低灵敏度248MHz/RIU,为光纤分布式折射率传感提供了新的测量手段。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
•   1.1 课题背景及研究意义
•   1.2 课题国内外研究进展及分析
•     1.2.1 微纳光纤传感领域的研究现状
•     1.2.2 微纳光纤中布里渊散射的研究现状
•     1.2.3 国内外研究现状简析
•   1.3 本文主要研究内容
• 第2章 BOCDA原理与微纳光纤折射率传感原理
•   2.1 光纤中的布里渊散射基本原理
•   2.2 BOCDA的基本原理与概念
•     2.2.1 BOTDA的基本原理
•     2.2.2 相位编码型BOCDA的基本原理
•   2.3 微纳光纤折射率传感原理
•   2.4 本章小结
• 第3章 高空间分辨率BOCDA系统的搭建与优化
•   3.1 高空间分辨率BOCDA系统搭建与数据采集分析
•     3.1.1 高空间分辨率BOCDA系统搭建
•     3.1.2 BOCDA系统数据采集与分析
•   3.2 高空间分辨率BOCDA坏点分析和解决方案
•     3.2.1 高空间分辨BOCDA系统坏点问题
•     3.2.2 新型循环码编码方案
•     3.2.3 循环码和PRBS码的效果分析
•   3.3 本章小结
• 第4章 微纳光纤液体折射率传感研究
•   4.1 液体折射率传感器的制备和保存
•     4.1.1 微纳光纤的制备
•     4.1.2 微纳光纤的保存
•   4.2 实验参数确定
•     4.2.1 空间分辨率对微纳光纤分布式传感的影响
•     4.2.2 延时光纤
•     4.2.3 相关峰级次和编码长度
•   4.3 微纳光纤液体折射率传感实验
•     4.3.1 实验光纤分布式测量结果
•     4.3.2 温度系数标定
•     4.3.3 实验溶液配制
•     4.3.4 折射率传感实验结果
•   4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 闫嘉亮

导师: 董永康

关键词: 光纤传感,拉锥光纤,液体折射率测量,布里渊相关域分析技术

来源: 哈尔滨工业大学

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: 哈尔滨工业大学

分类号: TP212;TN253

DOI: 10.27061/d.cnki.ghgdu.2019.004319

总页数: 66

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