光纤折射率与湿度传感器PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1 概述 1

1.2 光纤传感技术 2

1.3 光纤折射率传感器的研究现状 6

1.4 光纤湿度传感器的研究现状 9

1.5 光纤折射率传感器与湿度传感器的应用概况 13

第2章 光纤传感的基本理论 16

2.1 光纤布拉格光栅传感原理 16

2.1.1 光纤布拉格光栅的结构原理 16

2.1.2 光纤布拉格的耦合模方程 17

2.1.3 光纤布拉格光栅的传感原理 19

2.2 长周期光纤光栅传感原理 20

2.2.1 纤芯基模与包层模的有效折射率 21

2.2.2 长周期光纤光栅的模式耦合方程 24

2.2.3 长周期光纤光栅的传感原理 28

2.3 光纤干涉仪 29

2.3.1 光纤马赫-曾德干涉仪 29

2.3.2 光纤萨格纳克干涉仪 32

2.3.3 光纤迈克尔逊干涉仪 33

2.3.4 光纤法布里-珀罗干涉仪 34

2.4 本章小结 36

第3章 微纳光纤布拉格光栅的折射率与湿度传感特性 37

3.1 微纳光纤布拉格光栅折射率传感特性的理论模拟 37

3.1.1 纤芯有效折射率与纤芯直径和环境折射率的关系 38

3.1.2 微纳光纤布拉格光栅对环境折射率的响应规律 40

3.2 微纳光纤布拉格光栅的制作 43

3.3 折射率传感特性 44

3.4 湿度传感研究 46

3.4.1 利用光纤测量湿度的工作原理 46

3.4.2 湿度传感特性 48

3.5 本章小结 49

第4章 基于SMS光纤结构结合光纤布拉格光栅的传感器 50

4.1 SMS光纤结构的传感原理 50

4.2 SMS光纤结构的数值模拟分析 54

4.2.1 SMS光纤结构内部光场分布的数值模拟 55

4.2.2 多模纤芯直径对光场分布的影响 57

4.2.3 多模纤芯长度对光场分布的影响 59

4.2.4 各阶模式的光场分布 61

4.2.5 环境折射率对光场分布的影响 63

4.3 SMS光纤结构的折射率传感实验研究 65

4.3.1 SMS光纤结构的制作 65

4.3.2 折射率传感特性 66

4.4 基于SMS光纤结构结合光纤布拉格光栅传感器的制作 69

4.5 传感器的理论分析 72

4.6 传感器的实验研究 74

4.6.1 折射率传感特性 74

4.6.2 湿度传感特性 76

4.7 本章小结 78

第5章 基于光纤锥型马赫-曾德干涉仪的湿度传感器与折射率传感器 79

5.1 光纤锥型马赫-曾德干涉仪的基本原理 79

5.2 基于双光纤锥型马赫-曾德干涉仪的湿度传感器 80

5.2.1 传感器的制作 81

5.2.2 理论分析 82

5.2.3 干涉光谱的傅里叶分析 84

5.2.4 湿度传感特性 85

5.2.5 温度传感特性 88

5.3 基于多模光纤与光纤锥的马赫-曾德干涉仪的湿度传感器 89

5.3.1 传感器的制作 89

5.3.2 理论分析 90

5.3.3 湿度传感特性 92

5.3.4 温度传感特性 94

5.4 基于多模纤芯与光纤锥的马赫-曾德干涉仪的折射率传感器 95

5.4.1 传感器的制作 96

5.4.2 理论分析 98

5.4.3 折射率传感特性 99

5.4.4 温度传感特性 102

5.5 本章小结 103

第6章 STMS光纤结构的折射率和湿度传感特性 105

6.1 STMS光纤结构的传感原理 105

6.2 STMS光纤结构的数值模拟分析 106

6.2.1 光纤长度对光场分布的影响 108

6.2.2 多模纤芯直径对光场分布的影响 110

6.2.3 环境折射率对光场分布的影响 110

6.3 STMS光纤结构的制作 112

6.4 STMS光纤结构的传感特性研究 115

6.4.1 折射率传感特性 115

6.4.2 湿度传感特性 119

6.4.3 温度传感特性 119

6.4.4 湿度传感方案的构思 121

6.5 本章小结 122

第7章 基于长周期光纤光栅的折射率传感器 123

7.1 基于LPFG嵌入保偏Sagnac环的折射率传感器 123

7.1.1 传感器制作 125

7.1.2 折射率传感特性 126

7.1.3 温度传感特性 128

7.2 基于LPFG熔接多模光纤的折射率传感器 129

7.2.1 传感器制作与原理 130

7.2.2 折射率传感特性 131

7.3 本章小结 134

参考文献 136