【摘 要】
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随着信息技术、工业化应用的不断发展,光纤传感技术正在越来越多的被用到。非本征光纤珐珀传感器（Extrinsic Fabry-Perot Interferometric,EFPI）作为光纤传感器的一种,因其本身具备的尺寸小、不受电磁干扰等特点,已经在建筑、监测等领域有着较为成熟的应用,是目前光纤传感领域的一大热点方向。本论文首先对光纤EFPI传感器各种常见结构以及珐布里-珀罗腔的传感机理进行了介绍,
【基金项目】
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国家重点研发计划项目“高温熔融金属作业事故预防与控制技术研究”（No.2017YFC0805103）；
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随着信息技术、工业化应用的不断发展,光纤传感技术正在越来越多的被用到。非本征光纤珐珀传感器（Extrinsic Fabry-Perot Interferometric,EFPI）作为光纤传感器的一种,因其本身具备的尺寸小、不受电磁干扰等特点,已经在建筑、监测等领域有着较为成熟的应用,是目前光纤传感领域的一大热点方向。本论文首先对光纤EFPI传感器各种常见结构以及珐布里-珀罗腔的传感机理进行了介绍,并简要介绍了光纤EFPI的压力、温度传感机理与解调方法。其次,采用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件对光纤EFPI进行了结构建模与横向负载压力仿真。仿真结果显示,在横向负载压力下,传感器的中间部位受力最大。并分析了纤芯弹性模量、传感器长度、珐珀腔腔长、毛细管弹性模量等材料参数对传感器效果的影响,仿真结果表明,在纤芯弹性模量较小、传感器长度较短、腔长较短、玻璃管弹性模量较小的情况下,传感效果较好。详细了介绍EFPI光纤传感器的制备熔接过程,采用环氧树脂胶进行熔接。然后,提出了一种经过李萨如图形与标准形式椭圆曲线拟合后,用经验模态分解（Empirical Mode Decomposition,EMD）去基线的解调算法,这种算法解调出的腔长相对误差为1.55%,精度较高。最后,将提出的解调方法应用到横向负载实验中,结果表明随横向负载增大,波长、光强度、腔长都与负载成线性关系。并选用腔长为206um与298um的EFPI传感器进行波长、光强度分析,得出腔长较短时传感效果更好的结论,与仿真结果相一致。并对比了腔长变化量的理论计算值与解调值,最大误差为6.9%,验证了解调方法的精确度。
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