【摘 要】
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基于法珀微腔的光纤传感器具有体积小,质量轻,不受电磁干扰等优点,在航空航天领域中发展前景广阔。声与温度是表征航空发动机状态的重要参数,基于传感器阵列的声定位则可以进一步实现声信息矢量探测。论文针对上述需求,研究了基于混合法珀微腔的光纤声与温度双参量传感器,分析了传感器的干涉理论和解调方法,进行了声与温度双参量测试实验;在此基础上,将光纤法珀传感技术与阵列声定位技术结合,进行光纤声定位传感研究。本文
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基于法珀微腔的光纤传感器具有体积小,质量轻,不受电磁干扰等优点,在航空航天领域中发展前景广阔。声与温度是表征航空发动机状态的重要参数,基于传感器阵列的声定位则可以进一步实现声信息矢量探测。论文针对上述需求,研究了基于混合法珀微腔的光纤声与温度双参量传感器,分析了传感器的干涉理论和解调方法,进行了声与温度双参量测试实验;在此基础上,将光纤法珀传感技术与阵列声定位技术结合,进行光纤声定位传感研究。本文完成的具体工作如下:1.在光纤法珀干涉理论基础上进行了基于混合法珀微腔的光纤声与温度双参量传感器研究。混合法珀微腔通过硅-玻璃-硅三层结构实现,其中空气微腔用于测声参量,硅微腔用于测温度参量。2.进行了基于混合法珀微腔的光纤声与温度双参量传感器的传感灵敏度分析,根据混合法珀微腔的干涉光谱和待测参量的特点进行了解调方法研究,声信息采用基于单频激光的强度解调,温度信息通过基于宽光谱分析的腔长进行解调。3.搭建了声与温度双参量传感的实验系统并进行了实验研究。实验结果表明该传感器可有效地恢复出声信号和温度信息。在21k Hz时传感器的声传感灵敏度为4.65m V/Pa,在20℃～120℃范围内温度传感灵敏度为123.10nm/℃。实验验证了传感器的全向特性,信噪比可达70d B。4.研究了基于传感器阵列的光纤声定位技术,着重分析了基于时延估计的声定位算法,分析了影响定位精度的因素,搭建了阵列声定位实验系统,实验结果表明研制的光纤声与温度双参量传感器可以实现声定位。
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