低频光纤声压传感器的研究

发布时间：2025-05-27 05:13

　　光纤自问世以来,因其对外界物理量的敏感特性,光纤传感技术也日新月异。光纤声压传感器是光纤传感技术中一个十分重要的领域,和传统的电声传感器相比,具有结构简单、成本较低、灵敏度高和抗电磁干扰等特点。现在光纤声压传感器已经广泛用于医疗诊断(医院CT室)、自然灾害预警以及一些易燃易爆的环境(油井)等。正是由于这些特殊需求,人们对高精度、体积小、低频段和灵敏度高的光纤声压传感器的关注度也越来越高。本文结合低频光纤声压传感器的发展需求,介绍了传感器的一些应用场景,阐述了对其进行研究的意义。通过回顾前人对光纤声压传感器的研究历程,总结了他们的研究结论。并以此为基础,从膜片的形变入手,对反射式强度调制型光纤声压传感器进行了理论分析,结合相关的仿真,讨论了膜片的材料、厚度和大小对传感器灵敏度以及频率响应的影响。考虑到光纤发散角带来的灵敏度降低,提出了基于光纤准直器的声学传感方案,对各种光纤准直器的耦合效果进行了测试,然后对传感探头整体进行了设计,包括对膜片光学和力学性质的研究,也对传感器外壳结构进行了优化设计,接着对传感器中关键部分的电路进行了说明,包括光源的选取和产生、光电探测器以及对微弱信号的处理等。...

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1-1反射式强度调制光纤声压传感器的结构

华中科技大学硕士学位论文，杨华勇[20]等人针对RIM-FOS（反射式强度调制型光纤传感纤对，研究了光纤轴与反射面的倾斜度对RIM-FOS强度调制响规律，建立了准高斯光束经过反射面后的反射光分布模型，方面也取得了不错的成果，得出了光纤轴应尽可能与反射面....

图2-1（a）夹角反射式光纤声压传感器示意图

；然后以膜片的形变方程为出发点，根据弹性力学的相关原理寸、材料等影响其形变的多种因素，根据膜片的形变原理分析，从而了解了膜片材料的杨氏模量、泊松比以及尺寸等因素对后续的实验有一定的帮助；最后简介了四种常见的发射光纤端光纤发散对传感器灵敏度的影响。声压传感器的基本结构图1.1中....

图2-1（b）平行反射式光纤声压传感器示意图

图2-1（b）平行反射式光纤声压传感器示意图夹角式声压传感器和平行式声压传感器的基本原理都一样，由光源发出的光输光纤到达反射膜，光经过膜片反射后重新耦合到接收光纤中，当膜片受到压振动时，接收光纤中的光强会改变进而携带声波的振动信息，光信号再被测器转换为电信号，就得到了声波的幅....

图2-2压强灵敏度与距薄板中心距离之间的关系

华中科技大学硕士学位论文=3(2)，代表膜片的抗弯曲度，μ是膜片材料的泊松比，也叫横向变形料的杨氏模量，描述材料抵抗形变的能力。虑均匀压力的情况，此时作用在膜片上的压力P为常数，对式子（2其通解表达式：=4....

本文编号：4047569