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论文编号: 学号: 50100810208

重庆理工大学硕士学位论文

基于光纤 Bragg 光栅的流体折射率梯度
传感器研究

研究生: 汪颖
指导教师: 赵明富教授
学科专业: 信号与信息处理
研究方向: 信息获取与处理
培养单位: 电子信息与自动化学院
论文完成时间: 2013 年 4 月 10 日
论文答辩日期: 2013 年 5 月 30 日
Category Number: Level of Secrecy:Publicity
Serial Number : Student Number:50100810208
Master's Dissertation of Chongqing University of Technology

Study on Fiber Bragg Grating fluid
refractive index gradient sensor

Postgraduate: Wang Ying
Supervisor: Prof. Zhao Mingfu
Specialty: Signal and Information
Process
Research Direction: Information Acquisition
and Process
Training Unit: Department of Electronic
Information and
Automation
Thesis Deadline: April 8, 2013
Oral Defense Date: May 30,2013
重庆理工大学
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作者签名: 日期: 年月日

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作者签名: 日期: 年月日
导师签名: 日期: 年月日

I
摘要
摘要
随着生物科学、生命医学等学科的快速发展,对应用于生化信息获取的技术要求
也不断提高。光纤光栅生化传感器以其微小尺寸、抗干扰性强、高灵敏度、实时性好
等优点,已成为光纤传感技术与其他学科领域交叉研究的热点之一。光纤光栅生化传
感器的基本原理都是通过测量外部介质折射率(SRI)的变化量,间接的估算出被测
参量的值或评估生化过程参量的状态信息。因此,若能实现对 SRI 的测量,就可获取
更多与生化反应过程相关的信息。
本文深入研究了光纤 Bragg 光栅(FBG)的反射谱随 SRI 变化的原理以及一般规律。
并以该理论为基础,获得了 FBG 折射率梯度传感器参数的设计方案,设计和制作出了
一个“基于 FBG 的流体折射率梯度传感器”,该传感器的包层在被完全腐蚀的情况下
具有高折射率灵敏度,l4 溶液里面进行测量。本课题的主要研究
内容如下:
(1)采用构建的“传输矩阵法”,对主要结构参数不同的几个 FBG 在折射率(RI)
呈线性分布函数的液相介质环境下的反射谱进行理论仿真,分析传感器的主要结
构参数对其反射谱的影响。
(2)设计和搭建管道内非均匀液相介质实验系统,通过实验研究 FBG 在 RI 呈线性
分布函数的液相介质环境下的反射谱,以验证及修正研究内容(1)中的理论仿真结
论。
(3)基于理论仿真及实验研究结果,对 FBG 的反射谱特性(最大与最小微谐振峰波
长差、谱强度、谱带宽等)与非均匀液相介质的 RI 分布函数的特征参数(RI 沿
FBG 轴向的梯度、RI 在 FBG 两端的差值等)的关系进行定性和定量的分析。
(4)综合以上研究结果,构建基于 FBG 的流体 RI 梯度测量的理论模型及其相应的
传感