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SMS结构光纤温度传感器

作　者: 刘凡凡
导　师: 梁宜勇
学　校: 浙江大学
专　业: 光学工程
关键词: 波长调制 SMS 缠绕式光纤温度传感器平行式光纤温度传感器涂覆层
分类号: TP212.11
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

在国内外,对基于单模光纤-多模光纤-单模光纤(SMS)结构的光纤温度传感器的研究中,几乎都采用了平行式光纤温度传感器。本文受光纤陀螺及光纤弯曲传感器的启发,将SMS结构螺旋缠绕在金属管上,制作为基于波长调制的SMS结构缠绕式光纤温度传感器,并以其为主要研究对象,与相同配置的平行式光纤温度传感器进行性能的对比,进行了全面的理论分析、实验研究和BPM仿真。理论与实验表明：选择合适的多模光纤(MMF)长度、金属管截面半径以及光纤缠绕螺距,在相同的系统配置下,缠绕式光纤温度传感器相比于平行式光纤温度传感器而言,具有更高的温度灵敏度。平行式光纤温度传感器的波长-温度之间在全温度范围内有绝对线性关系,缠绕式光纤温度传感器仅在一段温区内存在线性关系。剥去多模光纤的涂覆层能够略微提高传感器的性能。当金属管采用铝管、铜管、不锈钢管时,缠绕式光纤温度传感器的灵敏度分别为0.4504nm/℃、0.3049nm/℃及0.1140nm/℃。当MMF未除去涂覆层,金属管采用铝管、铜管、不锈钢管时,平行式光纤温度传感器的灵敏度分别为.-0.0507nm/℃、-0.0654nm/℃、-0.0510nm/℃.当MMF除去涂覆层,金属管采用铝管、铜管、不锈钢管时,平行式光纤温度传感器的灵敏度分别为-0.0510nm/℃、-0.0660nm/℃、-0.0513nm/℃.

全文目录

致谢  4-5
摘要  5-6
Abstract  6-7
插图和附表清单  7-11
目录  11-13
第1章绪论  13-25
  1.1 选题的背景及意义  13-15
  1.2 光纤传感器的分类  15-16
  1.3 光纤温度传感器的分类  16-17
  1.4 SMS结构传感器的国内外发展  17-21
  1.5 论文的主要内容与研究成果  21-25
第2章 SMS结构光纤温度传感器的理论分析  25-45
  2.1 引言  25
  2.2 光纤的结构与分类  25-29
  2.3 光线在弯曲阶跃型光纤中的传播  29-31
  2.4 SMS温度传感器的理论分析  31-43
    2.4.1 SMS温度传感器受温度影响分析  32
    2.4.2 SMS温度传感器受应变影响分析  32-33
    2.4.3 SMS温度传感器受弯曲影响分析  33-41
    2.4.4 SMS温度传感器受包层影响分析  41-42
    2.4.5 SMS温度传感器性能分析  42-43
  2.5 小结  43-45
第3章 SMS结构光纤温度传感器的仿真验证  45-53
  3.1 引言  45
  3.2 仿真参数设置  45
  3.3 SMS温度传感器仿真结构图  45-46
  3.4 多模光纤传输方向的干涉光场分布  46-50
  3.5 多模光纤长度的选取  50
  3.6 SMS温度传感器变温测试模拟  50-52
  3.7 小结  52-53
第4章 SMS结构光纤温度传感器的实验研究  53-83
  4.1 引言  53
  4.2 SMS温度传感器的制备  53-55
  4.3 SMS温度传感器的实验装置与配置  55-56
  4.4 SMS温度传感器基于铝管的实验研究  56-64
    4.4.1 缠绕式光纤温度传感器基于铝管的实验研究  56-58
    4.4.2 平行式光纤温度传感器基于铝管的实验研究  58-64
  4.5 SMS温度传感器基于铜管的实验研究  64-72
    4.5.1 缠绕式光纤温度传感器基于铜管的实验研究  64-66
    4.5.2 平行式光纤温度传感器基于铜管的实验研究  66-72
  4.6 SMS温度传感器基于不锈钢管的实验研究  72-79
    4.6.1 缠绕式光纤温度传感器基于不锈钢管的实验研究  72-74
    4.6.2 平行式光纤温度传感器基于不锈钢管的实验研究  74-79
  4.7 小结  79-83
第5章总结与展望  83-85
参考文献  85-86

SMS结构光纤温度传感器

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