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1. 研究目的与意义及国内外研究现状

光纤传感的基本原理是表征光波的特征参量（相位、波长、偏振态、光强等）在受到外界环境（温度、应变、压力等）会发生相应的变化，通过对光参量的探测可以获得外界环境的变化信息。光纤传感器具有结构简单紧凑、抗电磁干扰能力强、灵敏度高等诸多优点，光纤传感已经广泛应用于各种传感领域，例如可以对横向压力、折射率等各种物理量进行探测。近年来，人们越来越重视将光纤传感器埋入复合材料中，用于测量航天器、飞机机翼等结构中的应变、温度和振动。此外，光纤传感器也可以用于高温油井、桥梁建筑物、航天航空和医学等领域^[1]。毫无疑问，研究光纤传感器有着重要的意义。在现有的光纤传感器中，以采用干涉技术的相位调制型传感器的灵敏度最高，在精密监测领域发挥着不可代替的作用。而且目前，光纤传感器正朝着微结构化，全光纤化的方向发展^[2]。本论文所研究的光纤传感器就是基于膜间干涉的微结构光纤传感器。

国内外研究现状

自上世纪70年代第一根低损耗光纤问世以来,凭借光纤诸多的优良特性(质轻，径细，抗电磁干扰，抗腐蚀，耐高温，信号衰减小等)，光纤传感技术受到了广泛的重视并获得了飞速的发展。光纤传感器的基本原理在于光纤中的传输光受外界物理量(如温度、压力、位移、折射率等)的影响，其相位、偏振态、强度等会产生相应的改变,通过这些变化信息就可以探测各种变量^[3]。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。

凭借如此众多的优良特性，光纤传感器被迅速应用到各个领域，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，已逐渐显示出取代传统传感器的趋势^[4]。主要表现在以下几个方面:

(1)工程结构检测

2. 研究的基本内容

本课题主要研究基于模间干涉的微结构光纤传感探头，应用光纤传感器实现对温度和应变的测量，以及对于探测信号的解调，最后确定测量精度。

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、设计基于球状结构的光子晶体光纤传感器结构，并用于温度等变量的测量。

3. 实施方案、进度安排及预期效果

本课题的主要目的通过设计光纤传感探头测量温度的变化量。主要步骤有：设计光纤传感探头的实验装置、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。

实施方案如下：

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] 孙苗. 基于模间干涉的马赫-泽德光纤传感器的研究[D]. 2013. [2]姜小刚. 微结构的光纤传感器[D]. 浙江师范大学, 2014. [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. [4]黄晓伟. 基于模间干涉的振动光纤传感器研究[D]. 浙江大学, 2007. [5]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. [6]綦菲. 基于微结构光纤的干涉型温度和应变传感器研究[D]. 2013.