基于纤维环振铃信号的新型光纤微弯压力传感器.pdf

基于纤维环振铃信号的新型光纤微弯压力传感器是一种利用光纤环路中的振铃信号来检测微小压力变化的技术。该传感器的核心在于通过监测光纤环的振铃信号时间变化来推断压力值。其工作原理是基于光纤传输损耗与微弯光纤之间的单调关系，压力的增加会导致光纤微弯，进而改变传输损耗，从而影响振铃信号的时间。 该传感器的构建主要包括脉冲微芯片激光器、两个2×1光纤耦合器、光电探测器以及一段熔融石英单模光纤，形成一个微型弯曲结构。当压力作用于光纤时，光纤产生微小的弯曲，导致传输损耗变化。通过测量光纤环振铃信号的时间，可以推算出压力值。实验中，通过加载不同重量的物体模拟微弯板，观测振铃流时间与压力的关系，实验结果显示两者之间存在良好的线性关系，与理论预测一致。 相较于传统的光纤微弯传感器，这种新型传感器不受光功率波动的影响，具有更高的灵敏度、更快的响应速度以及简洁的结构。此外，由于光纤材料的特性，如低成本、轻便、灵活的结构设计，以及不受电磁干扰，使得光纤压力传感器在多个领域都有广泛应用，如灰度传感器、干涉传感器、极化传感器和光栅传感器等。其中，灰度传感器结构简单，但灵敏度较低；而干涉和光栅传感器则展现出更好的性能。 光纤环路振铃信号（FLRD）技术源自传统的腔衰荡光谱技术，首次由Stewart在2001年提出用于气体浓度测量。FLRD技术因其无需光学放大、抗光强波动、响应快速且精度高的特点而受到关注。通过调整光纤环路结构，FLRD可以用于检测多种物理量，如压力、温度、应变和折射率等。 在这项研究中，科研人员构建了一个基于FLRD的光纤微弯压力传感器，并验证了振铃信号时间与压力之间的线性关系。这一成果不仅扩展了FLRD在化学传感领域的应用，也为开发新一代的灰度光纤压力传感器和传感系统提供了可能。通过精确控制和优化系统参数，这种新型传感器有望在工业、医疗、环境监测等多个领域实现压力的精确测量。