【摘 要】
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光纤传感器自其问世以来因抗电磁干扰、体积小等优点在很多领域引起了人们的高度重视。法布里珀罗（FP）型光纤传感器因其灵敏度高、结构简单、可在恶劣环境中使用等优点而被用于离子浓度、液位、压力等外界参量的感知。近年来,多种基于FP干涉原理的传感器被设计制作出来并加以应用。随着对FP型光纤传感器研究的深入,如何提高传感器的灵敏度成为了学者主要研究方向。本文基于光学游标效应设计了一种级联FP光纤湿度传感器,
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光纤传感器自其问世以来因抗电磁干扰、体积小等优点在很多领域引起了人们的高度重视。法布里珀罗（FP）型光纤传感器因其灵敏度高、结构简单、可在恶劣环境中使用等优点而被用于离子浓度、液位、压力等外界参量的感知。近年来,多种基于FP干涉原理的传感器被设计制作出来并加以应用。随着对FP型光纤传感器研究的深入,如何提高传感器的灵敏度成为了学者主要研究方向。本文基于光学游标效应设计了一种级联FP光纤湿度传感器,提高FP光纤传感器的灵敏度。同时,本文引入了虚拟游标效应,通过对单个FP腔组成的光纤传感器传感信号解调使其产生的干涉谱图与光学游标效应作用在FP型光纤传感器上的干涉谱图相同,最终实现了传感器灵敏度的提高。本文本课题的具体内容如下:（1）理论分析了FP型干涉仪的工作原理并研究了一种以聚乙烯醇/聚丙烯酸为湿度敏感材料的FP型光纤湿度传感器。结果表明:该传感器在外界环境湿度增加的情况下会出现干涉光谱蓝移的现象,并且在波长1550nm位置的湿度灵敏度为-0.148 nm/%RH。（2）介绍了光学游标效应的工作原理,并根据光学游标效应在FP型光纤传感器上的实现方法,提出了一种基于虚拟游标效应的传感信号解调方法,并将其应用于FP干涉型光纤湿度传感器。利用该解调方法,不但可以成倍地放大湿度测量的灵敏度,还可以通过改变虚拟的参考FP腔信号的FSR,方便地获得可调谐的灵敏度放大倍数,具有常规光学游标效应不可比拟的灵活性。（3）理论分析了光学游标效应对FP型光纤传感器灵敏度的放大作用。并根据上述原理研究了一种基于游标效应增敏的光纤湿度传感器,通过级联FP腔实现了光学游标效应并获得了适度灵敏度的提高。实验结果表明该传感器的湿度灵敏度为0.689 nm/%RH,湿度灵敏度获得了提高。
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