基于薄芯光纤模态干涉技术的曲率光纤传感器.docx

基于薄芯光纤模态干涉技术的曲率光纤传感器
摘要
本论文基于薄芯光纤模态干涉技术，研究了曲率光纤传感器的设计及其应用。首先介绍了光纤传感器的应用及其分类，然后详细阐述了曲率光纤传感器的原理和设计方案，最后通过实验验证了传感器的灵敏度和可靠性。
关键词：薄芯光纤模态干涉技术，曲率光纤传感器，设计，实验验证
引言
随着科技的发展和应用的不断拓展，光纤传感器逐渐成为多种应用领域中重要的技术手段之一。在光纤传感器中，曲率光纤传感器因其高灵敏度、精度高、适用范围广等优点成为研究的热点之一。曲率光纤传感器利用光纤导光原理实现对曲率的测量，具有体积小、重量轻、耐腐蚀、抗辐射等优点。在本论文中，我们基于薄芯光纤模态干涉技术，研究了曲率光纤传感器的设计及其应用。
第一章光纤传感器的应用与分类
1.1光纤传感器的应用
光纤传感器已经广泛应用于锅炉监测、成像仪器、化学判断、室内外照明等领域。除此之外，光纤传感器还可以用于大气物理学、水文测量和岩石力学等领域的监测和观测。在航空航天领域，光纤传感器因其高精度、高可靠性被广泛应用。各种不同类型的光纤传感器已经在各个领域的应用中得到了很好的应用。
1.2光纤传感器的分类
根据工作原理不同，光纤传感器可以分为差动式光纤传感器、激光干涉光纤传感器、腔内光纤传感器等。曲率光纤传感器属于激光干涉光纤传感器的范畴。曲率光纤传感器是借助光纤曲率傍轴、轴向外膨胀时，传感器输出信号发生变化来反映温度变量的一种传感器。曲率光纤传感器灵敏度高，测量范围广。可以对许多温度向量进行测量。曲率光纤传感器在航空航天、地壳变形监测、工厂等行业中广泛应用。
第二章曲率光纤传感器的原理及设计方案
2.1曲率光纤传感器的原理
曲率光纤传感器的原理是基于薄芯光纤模态干涉技术，利用薄芯光纤的波导特性和干涉效应，实现对曲率的测量。在薄芯光纤的中心区域，纵向分布有若干个弯曲的芯层。当光在这些芯层中传播时，由于其波长不同，会出现干涉条纹。当曲率发生变化时，薄芯光纤中心区域弯曲程度发生变化，从而导致干涉条纹出现位移，通过测量干涉条纹位移实现对曲率的测量。
2.2曲率光纤传感器的设计方案
曲率光纤传感器设计方案示意图如图1所示。主要由三个部分组成：光源发生器、光纤传感器量测单元和干涉仪。
**（插入图1）**
光源发生器主要产生激光光束，以保证输出稳定和精度。光纤传感器量测单元由薄芯光纤、固定夹、外壳等部件组成。干涉仪主要由平面反射镜、光圈等组件构成，用于测量薄芯光纤中心区域的干涉条纹位移。
第三章曲率光纤传感器的实验验证
基于上述设计方案，我们进行了曲率光纤传感器的实验验证。实验中，我们首先调整了干涉仪的光谱分析仪，使其与光纤传感器量测单元完全匹配。然后将量测单元固定在曲率光纤上，对光纤进行弯曲，观察输出信号变化。如图2所示，当曲率发生变化时，曲率光纤传感器能够收到明显的干涉条纹位移信号，从而实现对曲率的测量。
**（插入图2）**
通过对实验结果的分析，我们发现曲率光纤传感器的灵敏度高，能够实现对曲率的精确测量。而且传感器具有可靠性高、结构简单、使用方便等优点。因此，在航空航天、地壳变形监测、工厂等领域中，曲率光纤传感器有很好的应用前景。
结论
本论文基于薄芯光纤模态干涉技术，研究了曲率光纤传感器的设计及其应用。通过实验验证，我们发现曲率光纤传感器具有高灵敏度、可靠性高、结构简单、使用方便等优点。曲率光纤传感器已经得到广泛的应用，在航空航天、地壳变形监测、工厂等领域中具有很好的应用前景。