摘要：光纤传感器灵敏度高、抗电磁干扰、耐腐蚀、体积小、可长距离监测。在一些危险系数较大、精度要求高的领域备受关注，并且得到了广泛的运用。

本文介绍了一种测量液面高度的方法：光源发出的一束光入射到U型光纤探头发生一次泄漏，然后传播到FBG，光经FBG反射回去再次经过U型光纤探头，发生第二次泄漏，从而使得前后光强变化更明显。对不同曲率半径R下的U型光纤探头的测量结果作了对比，得到了在介质一定时，随着弯曲半径越来越小，光损耗越大，其中在3-5mm时光强泄漏突出。在弯曲半径一定时，随着介质的折射率越大，光损耗越大。然后搭建基于U型光纤的液面高度测量系统，采用弯曲半径为5cm的U型光纤检测液面高度，通过对比U型光纤探头接触液面前后的光强的大小判断光纤探头是否接触液面，通过测量相对输出光功率峰值，可获得液面在12mm-16mm时相对光功率下降速度较快，经拟合曲线，相对输出光功率与液位成线性关系。

关键词：光纤传感器  液面高度  FBG  U型光纤探头  弯曲半径 

目录

摘要

Abstract

1. 绪论-1

1.1 研究目的和意义-1

1.2 国内外研究现状-1

1.2.1 国外研究现状-1

1.2.2 国内研究现状-1

1.3 光纤传感器的应用-2

1.4 论文主要研究的内容-2

2. 光纤传感器的基本理论分析-4

2.1 光纤传感器的工作原理-4

2.2 功能型传感器-4

2.3 U型光纤传感器-5

2.4 U型光纤的弯曲半径与损耗之间的关系的研究-6

2.5 本章小结-7

3. 基于U型光纤的液面高度测量系统设计与实现-8

3.1 基于U型光纤的液面高度测量系统的总体设计-8

3.1.1 确定构建实验测试平台的方案-8

3.1.2 搭建基于U型光纤的液面高度传感装置-9

3.2 光源-10

3.3 环形器-10

3.4 U型光纤传感探头-11

3.5 光纤布拉格光栅-11

3.6 本章小结-12

4. 基于U型光纤-FBG的液面高度测量实验-13

4.1 前期准备工作-13

4.2 液面高度测量实验研究-13

4.2.1 分析U型光纤探头接触液面前后光强的变化-13

4.2.2 分析相对输出光功率与液位之间的关系-15

4.3 存在问题-16

4.4 克服的方法-16

4.5 本章小结-17

5. 总结与展望-18

5.1 全文总结-18

5.2 工作展望-18

参考文献-20

致谢-21