【摘 要】
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随着工业的发展,各行各业在发展过程中,都会产生有毒有害气体,尤其是石油、化工、煤炭、等重工业行业,因此对这些有毒有害气体检测的研发显得极为重要。无芯光纤是一种只有包
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随着工业的发展,各行各业在发展过程中,都会产生有毒有害气体,尤其是石油、化工、煤炭、等重工业行业,因此对这些有毒有害气体检测的研发显得极为重要。无芯光纤是一种只有包层没有纤芯的多模光纤,这种新型结构光纤引起了国内外众多学者的研究。本文研究所用的基本理论是多模干涉原理,基于无芯光纤的干涉型光纤传感器,采用不同的传感结构,将无芯光纤(NCF)分别和单模光纤(SMF)、多模光纤(MMF)和薄芯光纤(TCF)熔接,研制出三种测量硫化氢气体的多模干涉型传感结构,用来解决工业过程中硫化氢气体中毒事件等问题。本文的主要研究工作如下:1.针对单模-无芯-单模(SMF-NCF-SMF,SNS)多模干涉型光纤传感器,研究了多模干涉型光纤传感器的传感原理,得出光纤中光场能量分布和输出强度与外部环境折射率、无芯光纤直径和长度有关。利用光学仿真软件Rsoft仿真模拟这些参数对无芯光纤的影响,为后续的传感器结构设计提供了理论依据。2.将纳米二氧化钛分散液涂覆在无芯光纤外表面,将其熔接在单模光纤两端,制成无芯-多模-无芯(NMN)传感元件,在硫化氢气体浓度为0-30ppm范围内,灵敏度为7.36pm/ppm。3.将多模光纤替换成单模光纤,制成无芯-单模-无芯(NSN)传感元件,在一段无芯光纤表面镀二氧化钛敏感膜,在硫化氢气体浓度为0-60ppm范围内,灵敏度为18.93pm/ppm。并与两段无芯都镀膜作比较,前者灵敏度更高,线性拟合度更好。4.将二氧化钛与氧化锌复合,涂覆在无芯光纤表面,将其熔接在两段薄芯光纤之间,制成薄芯-无芯-薄芯(TNT)传感元件,在硫化氢气体浓度为0-50ppm范围内,灵敏度为21.26pm/ppm。
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