摘要
长周期光纤光栅(LPFG)从上世纪就受到许多研究人员的青睐，因为其拥有其他类型传感器没有的优势。LPFG在一些工程和生活领域都有广泛的应用，包括大型建筑工程检测、生命健康检测等。本文利用CO2激光器刻蚀技术在单模光纤上进行刨磨，提出了两种新型结构长周期光纤光栅传感器，并深入研究了其传感特性。 本文提出了一种D型超结构LPFG传感器，该传感器的周期不是连续的而是间断的，这种间断的周期使得透射谱中不再是一个谐振峰而是多个谐振峰的存在，通过多个参数D型超结构LPFG的应变传感特性的对比，筛选出一个性能优良的D型超结构LPFG。研究了D型超结构LPFG在应力和温度测量领域的传感特性，实验结果证明，在一定的轴向应力和温度变化范围内，谐振峰的谐振波长与应力和温度存在良好的线性关系且向长波方向移动。双谐振峰的谐振波长对温度和应变的变化具有不同的响应程度，这为双参量的同时测量提供了可能，通过使用同时测量的矩阵可以计算出应变和温度的辨别率大小。 将D型超结构LPFG每两个D型凹槽的间距进行调整，又提出了一种啁啾D型超结构LPFG。本文设计了两种参数啁啾D型超结构LPFG，并探究了其对其轴向应变、弯曲和温度的传感特性。实验结果表明啁啾D型超结构LPFG三个损耗峰的振幅幅值与轴向应力的变化有良好的线性关系，损耗峰的谐振波长的位置不随应力的增加而发生移动。谐振波长对弯曲和温度的响应程度有较大的差别，故啁啾D型超结构LPFG可以用作弯曲-温度的同时测量。 对D型超结构LPFG施加不同的应力，通过悬挂重量不等的砝码来实现施加不同的应力。随着应力的增加，D型超结构LPFG弯曲灵敏度并没有明显的变化。当应力施加到一定时，在光谱中有一个新谐振峰出现，对此衍生峰的弯曲传感特性进行了研究。此衍生峰与D型超结构LPFG固有的谐振峰可以用作弯曲-温度同时测量的研究。
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