拉锥光纤传感器测量液体折射率论文

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1、拉锥光纤传感器测量液体折射率毕业论文目录摘要IAbstractII目录III第一章绪论11.1课题的研究背景及意义11.2国内外研究状况及分析11.2.1折射率光纤传感器的研究状况11.2.2锥形光纤的研究进展81.3本文的结构安排10第二章光纤及双锥光纤112.1光纤112.1.1光纤的结构112.1.2光纤的分类122.1.3光纤的损耗122.1.4外界因素引起的单模光纤系统的损耗132.2双锥光纤152.2.1双锥光纤的加工152.2.2双锥光纤的传输理论162.2.3双锥光纤的耦合特性182.2.4双锥光纤的调制特性192.3

2、本章小节20第三章光纤传感器213.1光纤传感器的特点213.2光纤传感器的分类213.3光纤传感器的原理22383.4本章小节22第四章拉锥光纤传感器测量液体折射率的实验研究234.1拉锥光纤传感器测量液体折射率的实验准备234.1.1光纤基模场半径与光纤参数之间的关系234.1.2熔锥光纤对外界折射率的传感原理254.1.3拉锥机的参数之一拉锥时间2对光锥半径的影响264.1.4待测溶液的折射率与其浓度的关系的理论研究274.1.5蔗糖溶液的配置294.2实验测量294.3实验数据的分析334.4本章小节34结论35致谢36参考文

3、献3738第一章绪论1.1课题的研究背景及意义光纤的出现对人类进入信息时代具有不可估量的作用，特别是低损耗光纤出现以后，光纤被广泛用作通信技术中远距离传输光波信号的媒质。在光纤通信得到长足发展后，人们很快就发现通信质量易受干扰的一个重要原因是光纤对外界环境因素很敏感，如温度、压力、电场、磁场等环境条件。它们的变化将引起光强、相位、频率、偏振态等的变化。正是这种现象，启发了人们提出了光纤传感的概念。人们逐渐开始研究光波参量的变化与相应环境变化之间的关系，看看能不能由光波参量的变化就可以知道导致光波参量变化的相应物理量的大小，如温度、压力

4、、电场、磁场等，这样就形成了各种光纤传感器。光纤传感技术是伴随着光导纤维及光纤通信技术发展而形成的一种崭新的传感技术。光纤传感器具有抗电磁干扰、电绝缘性好、灵敏度高、质量轻、能在恶劣环境下工作等一系列优点，因而具有广泛的应用前景。目前已有测量温度、压力、位移、加速度、电流等多种物理量的光学传感器问世。物质的折射率是反映物质内部信息的一个重要物理量。物质折射率的测量在基础研究、化学分析、环境污染评估、医疗诊断和食品工业等领域有着广泛的应用。因此，价格低廉、操作简单的光纤传感器对物质折射率的测量也就应运而生了。1.2国内外研究状况及分析1

5、.2.1折射率光纤传感器的研究状况(1)光纤布拉格光栅传感器目前，有一种对折射率测量的传感器是利用光纤布拉格光栅的布拉格共振原理，布拉格共振与光纤的有效折射率密切相关，，是光纤布拉格38光栅的反射谱中心波长，是光纤的有效折射率，是光纤布拉格光栅的周期。在一般情况下有效折射率不受外界折射率变化的影响，但如果将光纤的包层去掉，那光纤的有效折射率就随着外界折射率的变化而变化，这样就可以通过测量光纤布拉格光栅的反射谱中心波长来知道外界的折射率[[]WEILIANG,YANYIHUANG,YONGXU.AMNONYARIV.HighlySens

6、itiveFiberBraggGratingRefractiveIndexSensors[J].Appl.Phys.Lett.,2005,86(15):1-3.]。其结果如图1-1所示：图1-1光纤布拉格光栅传感器的结构光纤的有效折射率随外界折射率的变化曲线[2]如图1-2所示：图1-2有效折射率与外界折射率的关系38(2)光纤氢气传感器具有消逝场结构的光纤氢气传感器具有不产生电火花、对被测对象的干扰小、频带宽、动态范围大、耐高压、耐腐蚀、抗电磁干扰、体积小、质量轻、使用方便等诸多优点而被广泛关注。光纤氢气传感技术就是指通过光纤技术测

7、量钯薄膜的透射率、折射率等物理性能的改变来监测氢浓度的变化[[]赵羽,刘永智,具有消逝场结构的光纤氢气传感器[J].激光与光电子学进展,2006,43(10):61-65.]。这种传感器是采用HF来腐蚀光纤，让消逝场暴露在包层以外。其传感头结构如图1-3所示：图1-3光纤氢气传感器的传感头结构在腐蚀的过程中一直保持通光，同时用光功率计探测光功率在传输过程中的泄露情况。光纤腐蚀段上泄露的平均光功率情况如图1-4所示：图1-4光纤腐蚀段上泄露的平均光功率与光纤直径的关系38要想光纤包层最大程度地变薄（即消逝场最大程度地暴露到包层外面），且

8、保证较精确地控制腐蚀的深度，则应选择腐蚀深度刚好经过腐蚀曲线的拐点后的一小段，，即在腐蚀的光纤长度不太长(10～16cm)时，腐蚀到光纤直径D=llum左右；当腐蚀的光纤长度在20cm以上时，腐蚀到光纤直径D=13um左