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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

光纤传感技术是以光纤为传输介质，光波为信号载体，用于探测和传递外界待测参量的新型传感技术。光纤中的光波信号易受到环境变化的干扰(如温度、压力、电磁场等)，这些微小变化会引起光纤内传输光波信号的特征参量的变化(如强度、相位、频率等)，对于光波信号特征参量的信号状态进行监测，通过分析光波信号来推算出外界物理量的改变量，实现对外界环境的感知。光纤传感器具有很多常规传感器所不具备的优点，与电子传感器相比，光纤传感器具有传输损耗小、高灵敏度、尺寸小、抗电磁干扰能力强等显著优势，可用于环境监测、智能电网、生物传感、航空机械等领域，在民用领域也存在潜在的巨大应用，甚至包括一些空间严格受限，传统的电传感器不能够应用的场所及恶劣环境。光纤传感技术在地质监测、等领域都有广泛的应用^（1）。本文研究的是基于弯曲光纤的温度、折射率传感系统的设计，能够更好的实现传感光纤技术对信息的准确获取和精密检测，从而改变传感器的性能，研发出新的传感器，更好的应用于社会和服务人民^（2）。

国内外研究现状

光纤传感器（fibresensor）的基本工作原理是将来自光源的光经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质发生变化，成为被调制的信号光，在经过光纤送入光探测器，经解调后，获得被测参数。光纤传感器的优点是与传统的各类传感器相比，光纤传感器用光作为敏感信息的载体，用光纤作为传递敏感信息的媒质，具有光纤及光学测量的特点，有一系列独特的优点：光纤传感器目前已可实现对弯曲、电流、速度、加速度、磁场、电压、位移、转动、振动、压力、温度、声场、流量、湿度、浓度、ph值等70多个物理量的测量^（5）(6)。

相对于传统的电传感器，光纤传感器呈现出以下几个独特优势: (1)灵敏度高，响应速度快;(2)频带范围宽，动态范围大; :(3)体积小、重量轻;(4)耐高温、抗腐蚀(5)抗电磁干扰能力强;(6)绝缘性能好，可用于高压设备内检测;(7)防爆性能好，适用于易燃、易爆物品的检测。

2. 研究的基本内容

本课题主要研究基于弯曲光纤的温度、折射率传感系统的设计。基于弯曲光纤的光学传感器设计：从机理出发研究所设计的传感器的可行性，并分析弯曲损耗原理，进而进行实验测试，分别对其进行了折射率特性测试和温度特性测试。

1、查阅相关资料，了解光纤传感的基本原理以及基于马赫-泽德光纤传感器的工作原理。

2、研究不同曲率弯曲下，透射光谱变化。基于光谱和物理结构稳定性，确定弯曲传感的光纤结构用于温度和折射率测量。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

本课题的主要目的基于弯曲光纤温度和折射率来设计光纤传感系统，即设计的光纤传感系统是在弯曲光纤温度和折射率的变化的条件下实现的。主要步骤有：设计光纤传感系统的实验装置、进行实验测量、利用光谱分析仪进行实验数据的分析、与已知的确定变化量进行比较确定误差、对实验装置进行优化改进提高测量精度。

完成本课题首先要学习光纤传感的基本原理，掌握光纤在不同模式下传感的基本原理以及不同物理量变化对测量光纤的影响情况，并在实验中能够合理控制物理参量变化，从而达到对某一参量变化的准确测量。学习方案如下：

2018.12-2019.01.了解光纤传感器的基本原理，以及国内外研究现状。

4. 参考文献

[1] 谢灵骁 . 高灵敏度光学折射率传感系统的研制【d】.大连理工大学. 2016.06.

[2]吴泳锋.单腔和双腔混合光纤 fabry-perot 干涉仪的传感特性研究【d】.哈尔滨工业大学，2018.

[3]李灿. 基于模间干涉的光纤mach-zehnder干涉型传感器的研究【d】. 安徽大学, 2011.