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膜片式光纤EFPI传感器的研究

作　者: 李芳
导　师: 于清旭
学　校: 大连理工大学
专　业: 光学工程
关键词: 膜片 EFPI 全石英结构压力传感器液位
分类号: TP212
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

在大型油罐群中,为了计算储油量需要精确测量油罐中液位的高度,膜片式光纤EFPI传感器由于具有本质安全、电绝缘、抗电磁干扰等优点,非常适合大型油罐群、油库液位的精确测量。本文在膜片式光纤EFPI压力传感器的制作方法、液位测量方面进行了研究,主要工作有：对构成膜片式光纤EFPI传感器的材料、几种常用的制作方法以及不同的材料和制作方法对膜片式光纤EFPI压力传感器性能的影响等方面进行了详细的分析,提出了使用熔融石英材料的毛细管和膜片,采用二氧化碳激光熔接法制作膜片式光纤EFPI压力传感器的方案。设计并搭建了激光熔接系统,利用该系统实现膜片与毛细管、光纤与毛细管之间的热熔,制作了全石英结构的膜片式光纤EFPI压力传感器,并对其进行压力性能测试,在0-50KPa的压强测量范围内,传感器的压强灵敏度为5.3nm/KPa,测量分辨率为36.58pm,对应的压强分辨率为6.9Pa。对制作的膜片式光纤EFPI压力传感器进行温度敏感性测试,并对引起传感器温度敏感的原因进行了分析,采用环氧胶法制作的膜片式光纤EFPI压力传感器的温度敏感性为3.3nm/℃,而采用激光熔接法制作的压力传感器的温度敏感性为0.37 nm/℃,温度引起的压强测量误差为69.8Pa/℃,其温度敏感性是环氧胶法制作的压力传感器的1/9。本文的工作为膜片式光纤EFPI压力传感器用于液位测量奠定了基础。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
1 绪论  8-15
  1.1 光纤EFPI传感器发展概述  8-10
  1.2 膜片式光纤EFPI传感器发展概述  10-13
  1.3 选题的依据和意义  13-14
  1.4 论文结构和主要内容  14-15
2 膜片式光纤EFPI传感器系统的理论分析  15-24
  2.1 光纤EFPI传感器理论基础  15-18
    2.1.1 Fabry-Perot干涉仪基本原理  15-17
    2.1.2 膜片式光纤EFPI传感器原理  17-18
  2.2 光纤EFPI传感器的解调方法  18-24
    2.2.1 强度解调法  18-22
    2.2.2 傅立叶变换解调法和最小均方误差解调法  22-24
3 膜片的形变理论  24-30
  3.1 均匀压力下膜片的形变  24-27
  3.2 膜片的频响特性  27-28
  3.3 膜片的受力分析  28-30
4 膜片式光纤EFPI传感器的制作  30-42
  4.1 膜片式光纤EFPI传感器的结构  30
  4.2 材料的选择  30-32
  4.3 常用的制作方法  32-33
  4.4 激光熔接技术研究  33-42
    4.4.1 激光熔接系统  34-36
    4.4.2 膜片与毛细管的熔接  36-38
    4.4.3 光纤与毛细管的熔接  38-42
5 膜片式光纤EFPI传感器的实验研究  42-54
  5.1 压力测试及实验结果  42-49
    5.1.1 压力测试系统  42-43
    5.1.2 传感器的性能分析  43-49
  5.2 温度敏感性测试及实验结果  49-54
    5.2.1 温度敏感分析  49
    5.2.2 温度敏感性测试系统  49-50
    5.2.3 温度敏感性测试结果分析  50-54
结论  54-55
参考文献  55-61
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  61-62
致谢  62-63

膜片式光纤EFPI传感器的研究

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