实用塑料光纤连接器与反射式光纤位移传感器设计研究

论文摘要

近年来,光纤通信及光纤传感系统正朝着高速率和大容量方向发展,使得光纤系统与我们的生活联系越来越密切,无论是光纤到户还是用于各参量监测的传感系统的实现,都离不开光纤连接器。然而,目前的光纤连接器在互接中要求高精密对准,大大增加了光纤系统的成本,使光纤技术在某些领域的应用受到限制。因此,设计和研制一种低成本、便于现场安装及耦合效率高的光纤连接器是急需解决的问题。反射式光纤位移传感器是光纤传感器的一个重要分支,尤其是反射式强度调制型光纤位移传感器以其量程大、结构设计灵活、体积小、易于实现、价格便宜等特性而备受关注。然而,这种传感器的实现尚有很多问题需要解决,这也限制了其向实用化发展。本论文以平行光束反射式强度调制型光纤位于传感器及塑料光纤连接器为研究目标,对反射式强度调制型光纤位于传感器进行了较深入的理论研究,提出了使用光敏元件的方法和双光路结构,解决了传感器输出的双值问题。提出了一种新型的塑料光纤连接器结构,该连接器具有结构简单,非专业人员也可以操作等特点。本论文的主要内容包括以下几个方面：1、对反射式强度调制型光纤位移传感器进行了理论研究。首先,理论研究了该类传感器的传感原理,并对平行光束反射式强度调制型光纤位移传感器输出特性仿真分析。2、提出了目前报道的反射式强度调制型光纤位移传感器存在的输出双值问题,并针对该问题提出了相应的解决方案。3、提出了在试件表面的特殊位置设置光敏元件,用于指示试件移动范围的方法,为了消除光源波动、反射面反射率差异等因素对测量结果的影响,提出了双光路结构传感器的设计方案并采用了C8051F410／2单片机来实现电路部分,完成了一种新型的大量程反射式强度调制型光纤位移传感器。4、对光纤连接器端面结构进行了理论研究。主要包括,对不同端面结构的损耗特性的理论研究,对不同端面结构的光纤耦合效率的理论和模拟仿真研究。5、提出了一种实用的塑料光纤连接器结构。该光纤连接器的端面采用倒锥透镜光纤端与平面光纤端对接耦合的方式连接,光纤连接器具有制造方便、结构简洁、便于现场安装且耦合效率高等特点。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 光纤位移传感器
• 1.2 反射式强度调制型光纤位移传感器
• 1.3 光纤连接器
• 1.4 论文内容
• 2 反射式强度调制型光纤位移传感器原理及仿真
• 2.1 反射式强度调制型光纤位移传感器原理
• 2.2 反射式强度调制型光纤位移传感系统Matlab仿真
• 2.3 解决方法分析
• 3 反射式强度调制型光纤位移传感器设计
• 3.1 传感头设计
• 3.2 传感系统设计及实现
• 3.3 传感系统的MATLAB仿真
• 4 光纤连接器工作原理
• 4.1 连接器端面结构分析
• 4.2 光纤连接器原理分析
• 5 实用的塑料光纤连接器的设计
• 5.1 塑料光纤连接器的基本结构
• 5.2 光纤端面处理
• 5.3 连接器使用说明
• 6 总结与展望
• 致谢
• 攻读硕士期间主要成果
• 参考文献