基于F-P干涉原理和熒光材料溫敏機理的復合參數(shù)光纖傳感器研究.pdf

1、光纖傳感器由于其重量輕、體積小、耐腐蝕性、靈敏度高、動態(tài)響應范圍大和抗電磁干擾能力強等特點，已經(jīng)成為傳感研究領域的最重要研究方向之一，尤其是在強電磁干擾、高溫、高壓等惡劣環(huán)境下的應用更是具有傳統(tǒng)傳感器無法比擬的優(yōu)勢，引發(fā)人們的極大關注。多參數(shù)光纖傳感器由于易于頻域、時域、空域復用，及可實現(xiàn)多參數(shù)同時測量的優(yōu)越特性，已成為國內(nèi)外光纖傳感領域新的研究熱點。
　　本文基于光纖法布里-珀羅干涉原理和熒光壽命機理，研究了溫度與壓力同時測量的

2、復合參數(shù)光纖傳感器特性、復合參數(shù)解調方法，研制了復合參數(shù)光纖傳感器件。論文主要研究工作內(nèi)容包括:
　　1基于法布里-珀羅干涉原理，研究、設計傳感器壓力敏感探頭，對敏感探頭尺寸進行了理論仿真;基于MEMS技術，研究、解決壓力敏感探頭制作關鍵工藝，研制了硅-玻璃壓力敏感探頭。
　　2采用常溫攪拌法制備了稀土銪配合物Eu(BTF)3phen，對稀土銪配合物的熒光性能改善進行了研究;對稀土銪配合物配體進行了不同的分子修飾并測試了熒光

3、光譜。實驗表明本方法合成的銪配合物具有較好的熱穩(wěn)定性，引入不同的數(shù)目甲基基團在一定程度可以改善原配合物的熒光性能。
　　3基于F-P干涉原理和熒光溫敏機理設計了壓力與溫度同時測量的復合參數(shù)光纖傳感器。以LED和鹵燈同時作為激勵光，激勵光入射復合傳感器后的返回光既包含了干涉腔的低相干信息，又包含了熒光壽命信息，兩種信息完全獨立，可分別實現(xiàn)壓力測量與溫度測量。
　　4基于白光干涉技術，實現(xiàn)了硅-玻璃型法布里-珀羅干涉腔長的解調。

4、研究分析了法布里-珀羅干涉信號中噪聲來源，采用了小波降噪技術，提高了信噪比;利用斐索干涉儀與法布里-珀羅腔長的互相關性，實現(xiàn)了干涉腔長的解調。
　　5研究了鎖相法檢測熒光壽命方法。基于LabVIEW平臺，使用鎖相放大技術實現(xiàn)了熒光壽命測定。
　　6搭建了壓力與溫度測量實驗系統(tǒng)，開發(fā)了同時測量溫度、壓力解調軟件，進行了復合參數(shù)光纖傳感器實驗研究，實驗結果表明，與理論設計、分析高度一致，所研制的傳感器件能實現(xiàn)壓力、溫度雙參量的同

5、時測量，且性能穩(wěn)定。
　　本論文主要創(chuàng)新點在于:
　　1基于F-P干涉原理和熒光溫敏機理，研究、設計了壓力、溫度復合參數(shù)光纖傳感器。復合參數(shù)型光纖傳感器為一種壓力、溫度兩個不同結構傳感探頭集成體，經(jīng)傳感器調制后的返回光包含了干涉腔的低相干信息和熒光壽命信息，可實現(xiàn)壓力與溫度兩種參數(shù)同時測量。
　　2基于白光干涉解調和鎖相放大技術，實現(xiàn)了復合參數(shù)光纖傳感器的壓力、溫度雙參數(shù)解調:利用斐索干涉儀與法布里-珀羅腔長的互相關性