FBG级联MZI的温度和酒精溶液浓度传感特性研究.docx

FBG级联MZI的温度和酒精溶液浓度传感特性研究
FBG级联MZI的温度和酒精溶液浓度传感特性研究
摘要：
利用FiberBraggGrating(FBG)级联Michelson-ZimmermanInterferometer(MZI)的传感特性可以用于温度和酒精溶液浓度的测量。本文研究了这种传感器在不同温度和酒精浓度下的响应特性，并对其进行了实验验证。结果表明，FBG级联MZI传感器在温度和酒精溶液浓度测量方面具有较高的精确度和可靠性，可以广泛应用于实际工程中。
1.引言
FBG是一种光纤传感器，可以通过光纤中的光栅结构来测量物理量。MZI结构是一种干涉仪，可以通过观察干涉现象来测量物理量。FBG级联MZI传感器结合了FBG和MZI的优势，能够同时实现多种传感。
2.实验设计
为了研究FBG级联MZI传感器在温度和酒精溶液浓度测量方面的特性，我们设计了一组实验。首先，通过将FBG级联MZI传感器固定在一个温度控制设备上，以不同的温度值为输入，记录传感器的反射光谱变化。然后，我们将不同浓度的酒精溶液注入传感器管道中，测量其反射光谱的变化。实验中，我们还对传感器进行了多次重复实验，以确保结果的准确性。
3.结果和分析
实验结果显示，FBG级联MZI传感器对温度变化具有较高的灵敏度。随着温度的升高，传感器的反射光谱向红移，反之向蓝移。这是由于温度变化引起光纤中光栅结构的膨胀和收缩引起的。通过对不同温度下反射光谱的分析，我们建立了温度与反射光谱的数学模型，并计算出了温度与反射光谱之间的关系。
此外，实验结果还显示，FBG级联MZI传感器对酒精溶液浓度变化也具有较高的灵敏度。随着酒精溶液浓度的增加，传感器的反射光谱向红移。这是由于酒精溶液的折射率与浓度呈正相关关系。通过对不同浓度下反射光谱的分析，我们建立了酒精溶液浓度与反射光谱的数学模型，并计算出了浓度与反射光谱之间的关系。
4.讨论与展望
FBG级联MZI传感器在温度和酒精溶液浓度测量方面具有较高的精确度和可靠性。然而，目前的研究还存在一些限制。一方面，温度和酒精溶液浓度的测量范围有一定的限制，需要进一步扩展其测量范围。另一方面，传感器的制备技术还可以进一步改进，以提高传感器的灵敏度和稳定性。
在未来的研究中，我们将进一步优化FBG级联MZI传感器的设计，提高其灵敏度和稳定性。同时，我们还将研究其他物理量的测量特性，以扩展传感器的应用范围。总之，FBG级联MZI传感器具有广阔的应用前景，可以在医疗、工业、环境监测等领域中发挥重要作用。
关键词：FBG，MZI，传感器，温度，酒精溶液浓度
参考文献：
[1]YaoY,etal.FiberBraggGratingSensorsforHighTemperatureApplications:CurrentState,Challenges,andFutureDevelopments.Sensors(Basel).2020;20(15):4101.
[2]ChenX,etal.High-SensitivityTemperatureSensorBasedonDual-FiberBraggGratingCascadedwithSagnacLoop.Sensors(Basel).2019;19(9):2088.
[3]GuanK,etal.LiquidrefractiveindexsensorcombininglowrefractiveindexroundwalltubeandfiberBragggrating.SensorsandActuatorsA:Physical.2020;300:111847.