【正文】 7 (2)兩波相干的基本條件一兩疊加的光波的頻率必須相同。 第 2章 光纖 Michelson 白光干涉原理 當(dāng)我們在陽光下洗衣服時 ,盆里的肥皂或洗衣粉泡上會出現(xiàn)各種彩色花紋 ,并且隨泡的大小變化 ,花紋的形狀和顏色也不斷的變化；還有炎熱的夏天，雨過天晴，柏油路的積水面上浮著一層油膜會呈現(xiàn)出五顏六色；用手把兩片無色透明的玻璃片捏在一起 ,陽光下也能看到彩色花紋。 第二章 首先介紹了光的干涉條件和光纖白光干涉?zhèn)鞲屑夹g(shù)，下來介紹了傳統(tǒng)邁克耳遜干涉基本結(jié)構(gòu)原理 ，重點(diǎn)介紹了光纖 Michelson 白光干涉原理。其中的相位調(diào)制光纖傳感器因其靈敏度高，便于實(shí)現(xiàn)全光纖傳感等優(yōu)點(diǎn)而在近年來得到了深入的研究 。因此高精度的長度檢測要用相位調(diào)制傳感技術(shù) 光纖是利用光的全反射原理來引導(dǎo)光波的。但是由于光的頻率非常高，目前沒有具有這樣高的響應(yīng)速度的各類光探測器，所以不能直接探測光的相位變化，因此用干涉測量技術(shù)，可以將光纖中傳輸?shù)墓獾南辔蛔兓瘷z測出來。在隨后的五年里 ， 壓力溫度和應(yīng)變的測量中 ， 以白光干涉原理的傳感器被大量使用。 白光干涉測量也稱為低相干測量方法，在經(jīng)典的玻璃光學(xué)中已有詳盡闡述。傳感技術(shù)的新發(fā)展和廣泛應(yīng)用，有力地促進(jìn)了軍事，航空，工業(yè)，農(nóng)業(yè)，環(huán)保以及民用電器等技術(shù)水平的提高。 光纖白光干涉?zhèn)鞲屑夹g(shù) 在當(dāng)今高新技術(shù)迅速發(fā)展的信息時代，獲取工作機(jī)器和工作環(huán)境內(nèi)準(zhǔn)確而可靠的信息，已經(jīng)成為做好一切工作的前提，而獲得這些重要的信息，并利用這些信息去控制機(jī)器，以便于改善機(jī)器的性能和提高工作環(huán)境的質(zhì)量，于是一種被稱為傳感器的裝置就逐漸應(yīng)用開來。 測量液體折射率的方法有全反射原理的阿貝折射法、分光計掠入射法，用干涉法測量液體折射率的有瑞利干涉儀法。目前有很多關(guān)于折射率的測量方法 ， 其一就是光纖傳感技術(shù) ,其具有靈敏度高、抗電磁干擾、抗化學(xué)腐蝕、尺寸小和快速響應(yīng)等特點(diǎn) 。 隨著生物化工產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展 ,國內(nèi)外科研學(xué)者越來越多地關(guān)注生化傳器。 白光干涉方法以其結(jié)構(gòu)簡單和成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，近年來已被廣泛應(yīng)用到光學(xué)元件的色散測量中， Murphy 等人最早將基于窗口傅里葉變換的白光干涉方法用于高色散材料的群折射率測量中［ 11］。 ，這是目前進(jìn)展最快，最好的領(lǐng)域之一，包括理論的研究，器件及模型，全袖珍結(jié)構(gòu)的研究。 20xx年天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院利用集成光學(xué)原理設(shè)計研制了邁克爾遜干涉芯片， 并與光纖質(zhì)量簡諧振子、光源、光電 探測器制成邁克爾遜干涉型加速度地震檢波器，設(shè)計參數(shù)相位檢測靈敏度為 * 10 2 rad/ ( 2 )，測試結(jié)果表明， 在工作頻帶 01065 H z 內(nèi)，振動與檢波器輸出信號吻合良好，達(dá)到設(shè)計要求。德國的西門子公司早在 1980 年便制成了高壓光纖電流互感器的實(shí)驗(yàn)機(jī)樣品。 1983 年， Brian Culshaw 課題組 [9] 首次報道了基于白光干涉原理在光纖傳感中的應(yīng)用，開啟了光纖白光干涉?zhèn)鞲屑夹g(shù)的研究方向以其測量速度快、非接觸和大范圍等優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用 [3] 。 自從 1880年發(fā)明干涉儀之后， Michelson干涉儀一直被用來測量微小的空間位移。 在 1985一 1989年其間，基于白光干涉原理的 傳感器被廣泛用于壓力，溫度和應(yīng)變，折射率的測量研究中。而且容易地實(shí)現(xiàn)多路復(fù)用是白光干涉儀的一個主要優(yōu)點(diǎn)。與此同時，該類系統(tǒng)對溫度、濕度、壓力等外界環(huán)境要求苛刻，其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且成本高。同時，由于白光干涉產(chǎn)生的干涉條紋具有明顯的零光程差位置，避免了干涉級次不確定的問題。 20 世紀(jì)七十年代后期 ， 光纖傳感器作為新 一代傳感器開始迅速發(fā)展。 光纖傳感器研究領(lǐng)域中的一個重要分支就是利用低相干技術(shù)的光纖傳感器。而且測量過程對被測器件和樣品沒有破壞性。然而伴隨著光纖的出現(xiàn)，使光可以在柔軟可彎曲的低損耗光波導(dǎo)中傳播，代替在空間傳播。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明： 液體折 射率在 變化范圍內(nèi)，傳感器靈敏度為 100nm/RIU；溫度在 20110℃ 變化范圍內(nèi)，傳感器靈敏度為 25pm/℃ 。而白光型邁克爾遜干涉儀克服了這一缺點(diǎn)，通過參考臂對信號臂的補(bǔ)償作用，即可探測由待測物理量引起的光程的變化，從而得知待測量。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)論文 題目 :光纖 Michelson 白光干涉?zhèn)鞲醒芯? 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 指導(dǎo)教師評閱書 指導(dǎo)教師評價： 一、撰寫（設(shè)計）過程 學(xué)生在論文（設(shè)計）過程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生掌握專業(yè)知識、技能的扎實(shí)程度 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識和專業(yè)技能分析和解決問題的能力 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計方案的合理性 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 完成畢業(yè)論文（設(shè)計）期間的出勤情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計）質(zhì)量 論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設(shè)計）水平 論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級前的□內(nèi)畫“√”） 指導(dǎo)教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 評閱教師評閱書 評閱教師評價： 一、論文（設(shè)計）質(zhì)量 論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計）水平 論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級前的□內(nèi)畫“√”） 評閱教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)論文 教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見 教研室（或答辯小組）評價： 一、答辯過程 畢業(yè)論文（設(shè)計）的基本要點(diǎn)和見解的敘述情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 對答辯問題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 學(xué)生答辯過程中的精神狀態(tài) □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計）質(zhì)量 論文（設(shè)計）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 是否完成指定的論文（設(shè)計）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設(shè)計）水平 論文（設(shè)計）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文的觀念是否有新意？設(shè)計是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 論文（設(shè)計說明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 評定成績： □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級前的□內(nèi)畫“√”） 教研室主任（或答辯小組組長）： （簽名） 年 月 日 教學(xué)系意見： 系主任： （簽名） 年 月 日 西安石油大學(xué)本科畢業(yè)論文 摘要 ： 光纖傳感器以抗電磁干擾能力強(qiáng)、耐高溫、耐高壓、抗化學(xué)腐蝕能力強(qiáng)、輕巧、靈敏度高、損耗低及易于實(shí)現(xiàn)分布傳感等優(yōu)勢 得到了廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)光學(xué)干涉原理研制出的相位調(diào)制型光纖傳感器，其突出的優(yōu)點(diǎn)是靈敏度高，但卻只能進(jìn)行相對測量，即只能用作變化量的測量，而不能用于狀態(tài)量的測量。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了幾種 不同光纖的邁克爾遜白光干涉?zhèn)鞲衅?，本文中所用結(jié)構(gòu)是邁克耳遜干涉儀的傳感臂為單模光纖末端熔接一段 5mm 的多模光纖，而補(bǔ)償臂為光纖微腔（單模光纖與多模光纖構(gòu)成的），用該結(jié)構(gòu)測量其折射率并對其進(jìn)行試驗(yàn)研究。當(dāng)激光的出生，使得到高強(qiáng)度的相干光源變得簡單，致使該測量技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展應(yīng)用。 界面反 射光在空間的分布可被精確測量，那就是白光干涉技術(shù)。如具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、耐高溫、耐高壓、輕巧、抗化學(xué)腐蝕能力強(qiáng)、靈敏度高、損耗低及易于實(shí)現(xiàn)分布傳感等優(yōu)勢 。但是光導(dǎo)纖維不僅可以作為光波的傳播介質(zhì)，而且光波在光纖的傳播時表征的特征參量（振幅，相位，偏振態(tài)，波長等）因外界因素（如溫度，壓力，磁場，電場，位移，轉(zhuǎn)動等）的作用而直接的間接地發(fā)生變化。與激光光源相比，以白光為代表的寬光譜光源由于具有短相干長度的特點(diǎn)使得兩光束只有在光程差極小的情況下才能發(fā)生干涉，因此不會產(chǎn)生干擾條紋。而當(dāng)測量系統(tǒng)在重新啟動時無法識別出干涉級的級數(shù)，只能進(jìn)行相對測量。在未來的航天、醫(yī)療、建筑、軍事等領(lǐng)域 ，越來越需要靈巧、實(shí)時、準(zhǔn)確的傳感器，而光纖傳感器就是如此。 1987 年， Young quist 等 [ 10] 展示了一種光學(xué)相干域反射計的光學(xué)評估新技術(shù)，后來被簡稱為光學(xué)低相干反射計 ( OLCR)。發(fā)展了高速機(jī)械掃描技術(shù)，掃描速度從 21m/s而，提高到了 176m/s。 1978年 Butter and Hocker［ 8］證明了光纖干涉法測量機(jī)械載荷對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的應(yīng)變，可以看作光纖結(jié)構(gòu)傳感領(lǐng)域最早的里程碑之一。