光纤法布里-珀罗高压传感器在海洋应用中的研究

"面向海洋应用的光纤法布里-珀罗高压传感器" 本文主要探讨了一种专为海洋应用设计的光纤法布里-珀罗高压传感器，该传感器利用光纤光学技术实现对高压力环境的精确测量。在研究过程中，研究人员通过建立有限元数值模型来分析传感器在满量程状态下的腔长变化。这种分析方法对于理解和优化传感器性能至关重要，因为它能够预测传感器在不同条件下的响应。 首先，数值仿真揭示了有限元模型的腔长变化量位于固支模型和简支模型之间，这意味着传感器的实际行为介于这两种理想化模型之间。同时，仿真结果还表明，腔半径的减小和硅膜片厚度的增加会导致传感器的行为更偏离固支模型。为了量化这种偏离程度，引入了一个名为固支边界条件偏离度β的参数。 在实际制造过程中，研究人员制作了三种具有不同规格的传感器，并进行了压力实验。实验结果与有限元数值计算的结果高度一致，证明了该数值模型的有效性。通过使用这个模型设计传感器芯片，可以将满量程腔长变化量的误差控制在13.4%以下，显著提高了测量精度。 传感器的最大量程达到了105 MPa，远超许多常规高压传感器，而且其满量程测量精度都优于0.100%，这在海洋环境监测和勘探等高压应用中具有极大的价值。此外，由于海洋环境的特殊性，如深海的高压、低温和腐蚀性，这种传感器的耐用性和稳定性是其成功应用于海洋领域的关键。 关键词涉及光纤光学、光纤传感器、高压传感、有限元仿真、法布里-珀罗腔以及海洋应用，表明该研究涵盖了从基础光学理论到实际工程应用的多个领域。研究的成果不仅有助于提升现有光纤传感器的技术水平，也为未来开发更高性能的海洋用传感器提供了理论基础和技术指导。 这项工作展示了在海洋环境中使用光纤法布里-珀罗传感器的潜力，通过精确的数值建模和实验验证，实现了对高压的高精度测量，为海洋科学研究和工程实践提供了可靠的工具。同时，这也反映了在光纤传感技术领域，结合理论建模和实验验证是提高传感器性能的关键途径。