光纤光栅检测超声波系统设计（完整版）(文档可以直接使用，也可根据实际需要修改使用,可编辑欢迎下载）光纤光栅检测超声波系统设计浙江大学硕士学位论文光纤光栅检测超声波系统设计姓名:汪钱纯申请学位级别:硕士专业:物理电子学指导教师:叶险峰20050201摘要本论文介绍了基于光纤超声传感器的原理,着重对光纤光栅检测超声波系统进行设计和实现。论文在分析光纤超声传感器的种类和特点基础上,通过比较五种检测的光纤类型,最终选定了基于光纤光栅超声传感系统设计方案。通过分析光纤光栅关联解调原理和四种解调系统实现,综合考虑检测信号特点,选定了基于透射式模型的光纤光栅检测超声波系统,进而将系统分为三部分,并提出了相应的设计方案。一是通过对超声波的波形,特征参量,换能器和检测原理的分析,确定了使用液浸式声透镜聚焦换能器产生聚焦超声场,给出了产生超声波系统,从实验中验证了超声波的产生及其焦点的位置,为进一步的光栅检测提供了参考。二是系统检测部分,设计了光电检测器,给出了其测试性能。三是在分析光栅检测超声波的频率响应问题的基础上,选择满足要求的光栅。最后给出并分析了整个实验中的结果。本论文对于上述各系统设计的理论依据、设计思想以及实现过程中的关键技术细节都进行了详细地分析,对于所使用的新技术进行了具体的论证,并在此基础上有所创新。通过反复的测试与调整,最终实现了光纤光栅检测聚焦超声场参数等功能。再通过数据处理软件,对实际获得的数据进行处理,验证了整个传感系统方案的可行性。在论文最后总结了光纤光栅检测超声波系统中存在的问题,并提出了一些将来改进的设想。关键词光纤光栅聚焦超声场半值全宽动态信号检测洲即浙江大学硕士学位论文第一章绪论互光纤传感技术的背景现代科学技术的迅猛发展,使人类社会从高度工业化向信息化转变。信息技术将成为社会运作的核心,它是由信息的采集、传输和处理技术组成,因此传感器技术、通信技术和计算机技术成为信息技术的二大支柱。特别是当今社会己进入了以光纤通信技术为主要特性的信息时代,光纤传感技术代表了新一代传感器的发展趋势。世纪以来,信息技术是依靠电子学和微电子学技术发展的,但由于电子本身的物理极限,电子信息技术的载体量级为比特,即。由于光子的速度比电子的速度快得多,光子的频率比无线电如微波的频率高很多,所以,为提高传输速度和载波密度,信息的载体必然由电子发展到光子。比如,美国把光子技术列为国家关键技术,并认为“光子学在国家安全与经济竞争力方面有着深远的意义和潜力”,“通信及计算机研究与发展的未来属于光子学领域。我国国家高技术光电子专家委员会于年提出的重大课题就是光计算和光通信然而,当集成电路、计算机技术飞速发展时,信息摄取装置?传感器和传感技术却成了限制信息技术的瓶颈。因此,年代以来,传感器和传感技术成为了国际研究的热点之一,比如”在年,美国海军研究所开始执行光纤传感器系统计划,美国国防部将传感器技术视为加项关键技术之一日本把传感器技术与计算机、通信、激光半导体、超导并列为大核心枝术之一德国视军用传感器为优先发展技术英、法等国对传感器的开发投资逐年升级,年,英国贸易工业部成立了光纤传感器合作协会原苏联军事航天计划中的第五条列有传感器技术。传感器技术之所以如此受到重视并获得极为迅速发展的原因是微型计算机的普及、信息处理技术的飞速发展,形成了推动获得信息的传感器技术发展的动力。广阔的市场与社会需求是传感器技术发展的又一强劲推动力,年,世界传感器市场总额达亿美元。光通信是本世纪在科学技术领域取得的最伟大的成就之一,它以光子为信息载体,为现代化社会提供了一种最优秀的信息交换与传输手段。因此,光通信的成功,促进了光传感的兴起与发展,为光传感奠定了技术平台。“光子学与光子技术发展战略报告”是国家自然科学基金委员会政策局在“九五”优先资助领域的基础上安排的软课题,年的形成的报告就指出在下个世纪的光子产业上,光纤传感将与光纤通信平分市场,并逐步超过后者。互光纤传感技术的原理及特点【光纤最早在光学行业中用于传光和传象,在年代初生产出低损耗光纤后,光纤在通信技术中用于长距离传递信息。由于光纤不仅可以作为光波的传输媒质,而且光波在光纤中的传播时表征光波的特征参量振幅、相位、偏振态、波长等因外界因素如温度、压力、磁场、电场、位移等的作用而间接或直接地发生变化,从而可将光纤用作传感器元件来探测各种待测量物理量、化学量和生物量,这就是光纤传感器的基本原理。如图所示。光纤传感器可以分为传感型功能型和传光型两大类。利用外界因素改变光纤中光的特征参量,从而对外界因素进行计量和数据传输的,称为传感型光纤传感器,它具有传感合一的特点,信息的获取和传输都在光纤