新型非本征光纤珐珀传感器的传感特性研究

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非本征光纤珐珀传感器具有结构简单、高灵敏度、可避免电磁干扰等优点,在深井探测、电气局部放电及建筑结构健康状态监测等领域中得到广泛使用。论文首先介绍了光纤EFPI传感器的理论,得出其干涉谱与腔长和端面反射率有关;通过Matlab仿真验证其理论分析结果,并且介绍了传统光纤EFPI传感器和新型镀膜光纤EFPI传感器的制备方法和解调方法。其次,研究传统光纤EFPI和新型镀膜光纤EFPI传感器的温度特性。根据光纤EFPI的温度传感机理,对其进行理论公式推导并且得出其理论特性。搭建了温度实验平台,对其进行温度对比试验研究。试验结果表明,短腔光纤EFPI传感器的温度灵敏度更高,腔长323um的新型镀膜光纤EFPI传感器的温度灵敏度为6.083pm/℃,可避免温度对其干涉谱影响。最后,研究传统光纤EFPI和新型镀膜光纤EFPI传感器的横向负载特性。通过Solidworks、Hypermesh以及ANSYS的联合力学仿真对其进行横向负载特性仿真,仿真结果表明,在施加相同载荷下,新型镀膜光纤EFPI比传统光纤EFPI传感器受到的应变值大。搭建了横向负载实验平台对其进行对比实验研究。实验结果表明,在传感器表面施加相同载荷时,短腔光纤EFPI传感器的横向负载灵敏度更高,且腔长为323um的新型镀膜光纤EFPI传感器其横向负载灵敏度为40.83pm/g,与理论仿真结果一致。本文提出的新型镀膜光纤EFPI传感器横向负载灵敏度高并且具有温度自补偿等优点,为后期的现场投放应用提供了依据。
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