低相干干涉型光纤传感器的标定与应用研究

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1、工学硕士学位论文低相干干涉型光纤传感器的标定与应用研究CALIBRATIONANDAPPLICATIONRESEARCHFOROPTICFIBERSENSOROFLOW-COHERENCEINTERFEROMETRY洪成雨哈尔滨工业大学2007年12月国内图书分类号：TU317.2国际图书分类号：624工学硕士学位论文低相干干涉型光纤传感器的标定与应用研究硕士研究生：洪成雨导师：凡友华副教授副导师：殷建华教授申请学位：工学硕士学科、专业：岩土工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2007年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIn

2、dex:TU317.2U.D.C:624DissertationfortheMasterDegreeofEngineeringCALIBRATIONANDAPPLICATIONRESEARCHFOROPTICFIBERSENSOROFLOW-COHERENCEINTERFEROMETRYCandidate:HongChengyuSupervisor:FanYouhuaAssociateSupervisor:Prof.YinJianhuaAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:G

3、eotechnicalEngineeringAffiliation:ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence:December,2007Degree-Conferring-Institution:HarbinInstituteofTechnology摘要摘要光纤传感技术可广泛应用于许多工程领域，近年来，光纤传感器大量用于土木工程检测，尽管对干涉型光纤传感器的研究较早，但其应用的广泛性远不如布拉格光纤传感器，本文的目的在于研究出一种新的低相干干涉型光纤传感器的标定方法。该仪器可直接测量结构某段长度的变化量。本文介绍了

4、对低相干干涉仪的改进方法，完成了光纤传感器的标定，进行了仪器应用方面的试验，使开发的光纤传感器顺利的应用到结构的变形检测中。1)利用低相干干涉仪对光纤传感器在封装与未封装状态下的性能进行研究，光纤传感器在这两种状态下的精度进行对比分析，以研究封装后的精度变化的原因，在提高精度阶段，低相干干涉仪上增加了参考光纤，并将参考光纤封装于低相干干涉仪的内部，使被测量的光纤有一个长度差比较的参照长度，被扫描光纤的每段长度与参考光纤的长度差值便是该段光纤的变形，方便了仪器的使用。2)提出了传感器新的低相干干涉型光纤传感器标定方法，并实现了利用光纤传感器对锚杆

5、进行变形检测，证明了低该种光纤传感器可以应用于形变检测的能力，达到每30cm的10μm的最小分辨变形。3)利用光纤传感器对较小变形进行量测，证明低相干干涉型光纤传感器分辨率高的特点。利用标定平台对光纤进行重复性标定和拉伸标定，并完-6成了对橡胶变形的检测。在试验过程中，橡胶的最小应变达到0.2×10，光纤传感器与位移计结果符合良好。研究中提出的标定方法，提高了低相干干涉型光纤传感器标定效率，快捷方便。关键词干涉原理；标定；光纤传感器-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractTechnologyofopticfibersensorcan

6、bewidelyusedinmanyengineeringareas.Inrecentyears,opticfibersensorsaremassivelyappliedinthefieldofcivilengineering,althoughtheresearchonlow-coherenceinterferometerstartedalongtimeago,itsapplicationisnotaswideasFBGfibersensor.Theaimofpaperistodevelopanewcalibrationmethodonopti

7、cfibersensoroflow-coherenceinterferometry.Displacementofstructurescanbeobtainedthroughscanningbyapparatusdirectly.Improvingmethodisintroducedinthepaper,andapplicationtestisaccomplishedaftercalibrationforopticfibersensor,therefore,theapparatuscanbesuccessfullyappliedindeforma

8、tioninvestigationforstructures.1)Functionofopticfibersensorwithorwithoutenc