【摘 要】
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折射率是物质的基本属性之一,它的测量在化学、生物、环境监测、食品安全等方面有着广泛的应用。光纤传感器因具有抗电磁干扰、耐腐蚀、耐高温、灵敏度高等优点已应用于各个领域。光纤环衰荡技术由于具有不受光学光源波动影响、响应速度快、较高的探测极限和成本低等优势,可通过减小环长提高传感系统的灵敏度。本文将锥形光纤与混沌相关光纤环衰荡技术相结合,通过搭建基于LabVIEW平台的混沌光纤传感信号处理系统,实现了可
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折射率是物质的基本属性之一,它的测量在化学、生物、环境监测、食品安全等方面有着广泛的应用。光纤传感器因具有抗电磁干扰、耐腐蚀、耐高温、灵敏度高等优点已应用于各个领域。光纤环衰荡技术由于具有不受光学光源波动影响、响应速度快、较高的探测极限和成本低等优势,可通过减小环长提高传感系统的灵敏度。本文将锥形光纤与混沌相关光纤环衰荡技术相结合,通过搭建基于LabVIEW平台的混沌光纤传感信号处理系统,实现了可实时监测的混沌相关光纤环衰荡技术折射率传感系统。本文主要从理论和实验两方面做了如下四部分工作:（1）在阐述光纤传感原理和发展的基础上,分析了混沌相关光纤环衰荡技术,对混沌激光的研究现状与发展领域进行了概述。（2）使用熔融熔拉法制备了基于倏势场传感的锥形光纤,采用波动光学理论分析光纤传感器件的基本原理,并与混沌激光相关衰荡传感技术结合,推导了混沌相关光纤环衰荡折射率传感参数之间的解析关系。（3）根据混沌激光相关衰荡技术的传感原理搭建了混沌信号处理系统,通过串口通信技术完成数据的交互,该系统实现了数据采集、数据处理等功能,达到了实时监测目的。（4）利用实验室产生的1550nm的混沌光纤激光器和光纤耦合器,搭建了混沌相关光纤环衰荡技术实现折射率传感实验装置,研究了混沌激光相关峰值的衰荡时间与折射率之间的关系。实验结果表明折射率与衰荡时间呈现良好的线性关系,R2可达到0.997,传感系统具有优良的重复性和稳定性。研究了相同的传感器不同光纤环环长对传感系统的影响,实验结果表明:光纤环的长度越短,传感系统的灵敏度越高,当环长为4.67m时,传感系统的灵敏度高达0.08 ns-1 RIU-1,环长对传感系统的探测极限影响很小,在实验室条件下测得传感系统的探测极限为10-4 RIU。
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