【摘 要】
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光纤压力传感器作为一种新型的压力传感器,具有微小型、高灵敏度、高精度以及抗电磁干扰能力强的特点,被广泛地应用于工业生产和国防建设等领域。石墨烯具有厚度薄、断裂强度
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光纤压力传感器作为一种新型的压力传感器,具有微小型、高灵敏度、高精度以及抗电磁干扰能力强的特点,被广泛地应用于工业生产和国防建设等领域。石墨烯具有厚度薄、断裂强度大的优点,将石墨烯用作压力敏感膜材料可以极大地提高压力传感器的灵敏度。因此,本论文设计并制作了一种基于石墨烯薄膜的光纤微压传感器,并介绍了传感器的设计、制作以及测试。利用遗传算法的小波变换神经网络对该传感器进行温度补偿,消除温度变化产生的误差。主要工作如下:本文设计了一种基于石墨烯薄膜的光纤法珀微压传感器。从理论上,研究分析了敏感膜厚度与膜反射率的关系,并使用ANSYS有限元仿真软件建模分析了薄膜的力学特性。利用光传输矩阵理论研究分析了法拍腔对传感器整体性能的影响,最终获得了法珀腔腔长的最佳取值范围是40~60μm。本文利用化学腐蚀的方法制作了一个法珀腔,通过腐蚀多模光纤得到了长度约为52.71μm的法珀腔,并粘附石墨烯薄膜得到一个光纤法珀传感器。然后对该传感器进行封装和性能测试,最后通过温度补偿消除了温度对传感器性能的影响。室温条件下,在0-0.1MPa的压力范围内,敏感膜的最大挠度变化约为5.16μm,灵敏度约为51.6nm/kPa,线性拟合度为98.03%,补偿后漂移的误差约为0.2nm/℃。
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