基于化学腐蚀方法制作的干涉型光纤传感器

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随着光纤的出现和光纤通信的发展,光纤传感技术逐渐形成为一门新兴技术。其工作原理可简述为以光作为载体,以光纤作为传输介质,对被测参量实现传感。相比于传统的电学传感器,光纤传感器有以下几个显著的特点:灵敏度高;抗电磁干扰能力强,也不产生电磁干扰;安全性高,可用于较危险场合;集传感和传输为一体;能够用于传感器的复用和分布式测量等。光纤传感器这些独特的优点弥补了传统传感器在应用中的不足,推动了传感技术和测量技术的蓬勃发展。本文将主要讨论采用化学腐蚀方法来制作干涉型光纤传感器,并简单介绍基于模间干涉的干涉型光纤传感器。制作的传感器如下:1、基于腐蚀渐变折射率多模光纤的双光束干涉光纤法珀传感器。传感器腔长约为17.5μm,在空气中反射光谱的最大条纹对比度为22dB。应变实验表明,室温下,在0845με的范围内,灵敏度为7.82pm/με,线性度高达0.99982。该传感器的机械强度较高,最大可承受约3760με的应变。温度实验表明,在10°C90°C的范围内,灵敏度为-5.01pm/°C,线性度为0.99809。2、基于腐蚀渐变折射率多模光纤的三光束干涉光纤法珀传感器。传感器的渐变折射率多模光纤长度约为505μm。在去离子水中反射光谱的最大条纹对比度为18.21dB。折射率实验表明,在1.33291.4459折射率范围内的溶液中,反射光谱的最大条纹对比度与折射率可用二次函数拟合:V277.46n20899.46n0724.48,拟合系数高达0.99942,灵敏度为554.92n0899.46dB/RIU,在去离子水中可获得的最大灵敏度为-159.8dB/RIU。温度实验表明,在22°C80°C的温度范围内,传感器对温度变化的响应灵敏度为10.4pm/°C,反射光谱中波峰和波谷对应的线性度分别为0.99936和0.99951。3、基于阶跃折射率多模光纤的SMS型多模干涉光纤传感器。传感器的阶跃折射率多模光纤长度约为36.5mm。由于模间干涉效应,SMS光纤结构的透射光谱中会出现若干个干涉峰。SMS光纤结构弯曲时,波谷所对应的波长漂移与光强变化是独立的,并且每个波谷的变化情况也不一样。在波长与曲率、光强与曲率的关系图中,最大灵敏度分别为-10.38nm/m-1与-130.37dB/m-1。通过恰当地选择波长漂移测量和光强变化测量,我们可以实现大范围、高灵敏度的曲率测量。
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