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随着光纤通信技术的迅速发展和光纤材料的研究与应用,光纤传感技术也得到了快速的发展。光纤传感器与传统的各类传感器相比,具有灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀、防暴、结构简单、体积小、重量轻等一系列独特的优点,尤其是微弯光纤传感器以及长周期光纤光栅。本文既是对微弯光纤传感器进行了理论研究和实验研究,同时也对长周期光纤光栅拐点传感特性作了理论研究,主要内容和创新点如下:
1、对微弯光纤传感器的相关知识包括工作原理及应用等作了系统的介绍(相关章节为第一章)。
2、对微弯光纤传感的耦合模理论、最佳周期理论作了系统的讲述,并且在此基础上进行了微弯损耗的理论模拟,首次对不同曲率函数的微弯光纤传感器的微弯损耗随微弯调制振幅的变化而发生的变化进行了理论计算,得出了不同曲率函数的微弯传感器的对微弯调制振幅的变化情况(相关章节为第二章和第三章第一节)。
3、对微弯位移、应力传感进行了实验研究,实验结果与理论分析完全符合。同时提出了一种新型的石墨棒型传感器,对其位移及应力传感进行了研究,并与铁制三角型的传感器进行了对比,在某些方面有一定的差距,有待进一步的改进(相关章节为第三章第二节)。
4、首次对微弯振动传感进行了重点实验研究,在300Hz到3000Hz范围内,此套微弯振动传感装置表现了在700Hz到3000Hz具有很好的频率还原性,频率误差从0.6Hz到18Hz,相对原始频率来说都是非常小的(相关章节为第三章第二节)。
5、研究了具有拐点特性的长周期光纤光栅,首次对其折射率传感特性进行了理论模拟,得出的结果较好,双透射峰的移动带来了更高的灵敏度,同时提出了一种新的传感方式,即将周期选在拐点处然后检测耦合强度的变化来实现折射率传感(相关章节为第四章)。