基于强度调制原理液体浓度检测系统的研究(3)
开发专用特殊光纤，提高光电器件例如光耦合器、偏振器、光分束器等的稳定性和可靠性。强度调制型光纤传感器的实用性在很大程度上取决于光电元件的稳定性和可靠性。对半导体激光器和发光二极管应提高其功率、稳定性和寿命，对用作检测元件的雪崩及PIN光电二极管必须进一步降低噪声。
强度调制型光纤传感器的研究必须从单点、单一传感器转向多点面式、多参数、多变量测量系统以及与微机相结合的光纤遥测系统。从发展的角度讲，分布式光纤传感系统以及光纤传感网络代表了光纤传感技术在方法和结构上的发展方向，这一方向将是光纤传感技术与光纤通信技术的充分结合，形成一种智能结构。深入进行光纤强度调制原理探索。对传感系统特性进行反复的实验，以期扩展强度调制型光纤传感技术尚未涉及到的、传统传感技术相对落后的领域。
1.4 本文的主要研究内容和结构安排
1.4.1 本文的主要研究内容
本文提出了一种利用光的强度调制进行溶液浓度检测，即通过测量光强的变化来检测溶液浓度的变化，主要研究内容如下：
阅读国内外关于液体浓度光学检测方法的文献，分析各种检测方法的优缺点，最后选定利用光的强度调制进行浓度检测方法；研究强度调制型光纤传感器的结构与传光特性，提出一种基于强度调制型光纤传感器的研究方案；根据设计的方案进行实验，得出并分析实验结果，提出改进措施。
1.4.2 本文的结构安排
本文针对光纤传感器的研究现状以及发展趋势，以强度调制型光纤传感器为突破口，在信号处理技术以及传感器样机研制和试验等方面进行深入研究，以低成本、实用性为宗旨，寻找一种测量液体浓度的简单有效的方法。全文共分为五章，各章节的内容安排如下：
第一章：绪论。简要介绍了国内外液体浓度检测的几种方案，概述了传感器的组成与分类，描述了传感器中光纤传感器的特点以及强度调制型光纤传感器的发展动态，在此基础上指出了课题的主要工作。
第二章：理论基础。简要地叙述了光波在光纤中的传播规律。根据光纤结构，对强度调制型光纤传感器原理进行了分析。基于全反射原理、菲涅尔公式及朗伯比尔定律，阐述了液体浓度与折射率、吸光度之间的关系，深入分析了光强损耗与介质溶液浓度之间的关系。
第三章：系统设计。说明了基于强度调制型光纤传感器液体浓度检测系统的组成，介绍了光源的选取，光纤的选取及敏感元件的制作，光电转换电路的设计。对系统进行了系统的分析。
第四章：结论。对全文的研究工作进行了总结，给出主要的研究成果，并指出今后需进一步研究的方向。
2 基于强度调制型光纤传感器的理论基础
2.1 光纤的结构与传光原理
纤文光纤与光纤技术是二十世纪五十年代以后，伴随着激光技术、微电子技术同步迅速崛起的近代光学与光电高新技术领域的重要分支。近五十年来光纤应用技术在光纤传感、光纤传像、传光照明、能量传输与信号控制、特别是在光纤通信等民用与军工的广泛领域获得了重要而大量的应用，尤其在信息技术领域正表现出越来越强大的生命力以及广阔的应用前景，因而也必然是二十一世纪最有发展前景的技术与产业。
2.1.1光纤的结构
光纤光纤是一种由高度透明的石英(或其他材料)经复杂的工艺拉制而成的光波导材料。光纤的典型结构为多层同轴圆柱体，一般是由折射率较高的纤芯、折射率较低的包层以及涂覆层和护套构成(如图2-1)。
图2-1光纤的结构