单模光纤耦合传感器的设计[1]

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1、单模光纤耦合传感器的设计[1]第17卷第11期..光学精密工程..Vo1．17NO．112009年11月OpticsandPrecisionEngineeringNOV．2009文章编号..1004—924X(2009)112657—08单模光纤耦合传感器的设计蒋奇，隋青美，马宾..(山东大学控制科学与工程学院，山东济南2500061)摘要：为使单模光纤耦合器可作为传感器应用，分析了单模光纤耦合传感器的敏感机理，依据传感器耦合输出与传感器耦合区长度及耦合区振动频率存在的关系实现了应变和振动检测。基于微应变仪和等强

2、度悬臂梁搭建了应变和振动检测系统，分析了耦合型光纤传感器的静态响应特性和温度、横向压力干扰对其输出耦合比的影响，讨论了该传感器的低频和高频响应特性。实验结果显示，该类型传感器对应变的响应非常灵敏，耦合比在1O～9o的线性关系良好，且温度漂移影响可以稳定在0．5以内。与压电振动传感器的测试对比，该传感器可更好地实现0～50Hz低频和4kHz高频振动检测。上述结果表明，耦合型光纤传感器可基本实现对应变和振动参数的检测，但面向实用化还要考虑耦合区材料、结构本身、制作工艺等因素的影响。关键词：光纤耦合器；应变测量；振动测

3、量；光纤传感器中图分类号：TN253文献标识码：ADesignofsinglemodeopticfibercouplingsensorJIANGQi，SUIQing—mei，MABin(SchoolofControlScienceandEngineeering，ShandongUniversity，Jinan250061，China)Abstract：Inordertorealizethepossibilityofasinglemodefibrecouplerusedasasensor，thetheoryofan

4、opticfibrecouplingsensorisanalyzed．Accordingtotherelationthatthecoupler’Scouplingrati—..Oissnstvetholdfsdpretcnnbairqeceetoehlgyeiiotecupeueatlnghhageadvirtonfeuny，adtcintcnoofotanadviaiaatrsprpoetanaiaixprmetlssesdrsrinbrtonprmeesiosd．Thesrindvbrtoneeinaytmb

5、aeonamicosrinsrmendacntlvrietrnicplsdsrbditi．r—tanituntaaieesstupandiswokigprnieieciendealThestrainresponseofthefibrecouplingsensorisinvestigatedthroughamicro—straintestandtheeffectsoftemperatureandtransverseinterferenceontheoutputratioaregiven．Experimentalre

6、sults、..indicatethatstrainresponseofthefibrecouplingsensorisexcelllentandthesensortemperaturere—..mainsaconstantinthecouplingratiorangefrom10to9O．Thedynamicexperimentsofapiezoe—..lectricsensorandacouplingfiber———opticvibrationsensorareinvestigatedanda0————50H

7、zlowand4kHzhighfrequencyresponsesareapprovedduringthevibrationtesting．Theseresultsshowthatthesingle—modefibrecouplingsensorcanmeasureavibrationsignalpracticallly，meanwhile，otherinfluen—..ciatrncungtuertrasouetutrsadfbrctonnedtersvengfcosildihefsdpatmaeil，cplr

8、srcuenaiaieobeoldfongnernppiaisiheftr．reieigalctonntuueKeywords：opticfibercoupler；strainmeasurement；vibrationmeasurement；opticfibersensor收稿日期：2008—10—16；修订日期：2008—12—02．基金项目：国家自然科学基金仪器专项资