光纖MEMS法布里-珀羅傳感器解調(diào)方法研究.pdf

1、光纖MEMS法珀傳感器，既具有光纖傳感技術(shù)精度高，帶寬大，抗電磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，又具備了MEMS工藝體積小，易批量生產(chǎn)的優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)，農(nóng)業(yè)，軍事等領(lǐng)域的應(yīng)力、應(yīng)變、溫度、壓力等關(guān)鍵參量的測(cè)量上都有著廣泛的應(yīng)用前景。本課題主要針對(duì)高靈敏度膜片式光纖法珀聲壓傳感器的解調(diào)方法展開(kāi)研究。
　　本論文針對(duì)膜片式光纖法珀腔的結(jié)構(gòu)，討論了其與標(biāo)準(zhǔn)法珀腔光譜特性的不同。重點(diǎn)分析了空氣腔傳輸損耗以及薄膜傾斜損耗對(duì)于反射條紋最大強(qiáng)度以及對(duì)比度的影響

2、，并與實(shí)驗(yàn)測(cè)試的結(jié)果比對(duì)，符合良好。利用該分析結(jié)果優(yōu)化了在制作法珀傳感探頭時(shí)對(duì)于初始腔長(zhǎng)和端面反射率的選擇。
　　研究并分析了強(qiáng)度解調(diào)法對(duì)于微小腔長(zhǎng)變化的靈敏度與測(cè)量的動(dòng)態(tài)范圍。本論文利用光纖光柵作為窄帶濾光器，分別研究了自補(bǔ)償式以及雙波長(zhǎng)式解調(diào)法。由于反射光中心波長(zhǎng)在 C波段的光纖光柵很容易獲得，因此大大提高了系統(tǒng)的靈活性。完成了解調(diào)系統(tǒng)的光路設(shè)計(jì)，硬件電路設(shè)計(jì)及制作以及軟件的調(diào)試。利用納米位移平臺(tái)模擬法珀腔腔長(zhǎng)變化，單獨(dú)對(duì)解調(diào)

3、系統(tǒng)進(jìn)行了測(cè)試，分析了補(bǔ)償光路的引進(jìn)對(duì)于傳感器信噪比的提高。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本系統(tǒng)能夠解調(diào)0-300nm范圍內(nèi)的腔長(zhǎng)變化，電壓靈敏度約為2mv/nm，同時(shí)具有很好的輸出線(xiàn)性度。
　　采用本強(qiáng)度解調(diào)系統(tǒng)對(duì)實(shí)驗(yàn)室自制的高靈敏度法珀聲壓傳感器進(jìn)行解調(diào)，并利用高精度傳聲器作為標(biāo)準(zhǔn)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行性能分析。結(jié)果表明，本解調(diào)系統(tǒng)對(duì)于1kHz下的強(qiáng)度漸變的聲音信號(hào)，輸出具有良好的線(xiàn)性度，聲壓靈敏度為-23.89dB(0dB=1V/Pa)。經(jīng)頻響測(cè)試，對(duì)