维普论文检测系统/IP PAPER CHECK SYSTEM面向水污染检测的光纤折射率传感器设计【原文对照报告-大学生版】报告编号：d557dd3edf746076检测时间：2021-05-2322：32：07检测字符数：22161作者姓名：孙磊所属单位：河北工程大学（教务处）全文总相似比复写率他引率自引率专业术语检测结论：23.4%22.15%1.25%0.0%0.0%其他指标：自写率：76.6%高频词：光纤，光栅，折射，折射率，传感典型相似文章：无指标说明：复写率：相似或疑似重复内容占全文的比重他引率：引用他人的部分占全文的比重自引率：引用自己已发表部分占全文的比重自写率：原创内容占全文的比重典型相似性：相似或疑似重复内容占全文总相似比超过30%专业术语：公式定理、法律条文、行业用语等占全文的比重总相似片段期刊：18博硕：77综合：0相似片段：136外文：0自建库：14互联网：27检测范围：中文科技期刊论文全文数据库中文主要报纸全文数据库中国专利特色数据库博士/硕士学位论文全文数据库中国主要会议论文特色数据库港澳台文献资源外文特色文献数据全库维普优先出版论文全文数据库互联网数据资源/互联网文档资源高校自建资源库图书资源古籍文献资源个人自建资源库年鉴资源IPUB原创作品时间范围：1989-01-01至2021-05-23维普论文检测系统VIP PAPER CHECK SYSTEM原文对照颜色标注说明：■自写片段■复写片段（相似或疑似重复）口引用片段（引用）■专业术语（公式定理、法律条文、行业用语等）摘要21世纪以来，世界水污染日益严重，因此对水污染的检测越来越受国际的关注，但是目前各个地区主流检测水污染的依旧是化学分析为主，有实时性低、检测速度慢等缺点。光纤折射率传感技术具有体积和质量小、抗腐蚀性强等优点，其中光纤折射率传感器中的光纤光栅折射率传感器具有灵敏度高、多介质分布式传感能力和不受电磁干扰等优势在光纤折射率传感器中脱颖而出，对此本文提出了倾斜光纤光栅折射率传感器来检测水污染，设计出了实时检测水污染的方案。本论文的主要内容包括：<(1)本文首先介绍了光纤折射率传感器的研究和意义，分别从国内外研究现状阐述了两种主流的光纤折射率传感器：倾斜光纤光栅折射率传感器和单模-多模-单模组合折射率传感器，并选择倾斜光纤光栅折射率传感器的原因。(2)本文其次对设计的倾斜光纤光栅折射率传感器的结构、纤芯模与包层模的耦合和折射率传感原理进行行了系统的介绍。(3)本文最后设计出了检测水污染的倾斜光纤光栅折射率传感器，通过Rsot软件建模仿真，以蔗糖溶液为实验对象，并对光栅数量、光栅倾斜角度和光栅周期参数进行优化，最终确定了结构参数为：光纤纤芯的折射率为2.4m,即纤芯和包层的折射率差为0.01，光栅调制深度为0.01,1℉GB的光栅倾斜角度为20°，光福周期为2m,传感器的灵敏度为1661.1m/SIR,实现了理想光栅折射率传感器的设计。关键词：光纤传感器；水污染：倾斜光纤光栅；折射率测量：灵敏度AbstractSince the 21st century,the world's water pollution has become increasingly serious,so thedetection of water pollution has attracted more and more international attention.However,themainstream detection of water pollution in various regions is still dominated by chemical analysis,with low real-time performance and slow detection speed.The optical fiber refractive index sensingtechnology has the advantages of small volume and mass,strong corrosion resistance and so on.Theoptical fiber grating refractive index sensor in the optical fiber grating refractive index sensorhas the advantages of high sensitivity,multi-media distributed sensing ability and immunity toelectromagnetic interference.It stands out in the optical fiber refractive index sensor.In thispaper,the inclined optical fiber grating refractive index sensor is proposed to detect waterpollution,and the scheme of real-time detection of water pollution is designed.The main contents ofthis paper includes:(1)This paper first introduces the research and significance of fiber refractive index sensor,respectively,from the research status at home and abroad elaborated two kinds of mainstream fiber2维普论文检测系统VIP PAPER CHECK SYSTEMrefractive index sensor:tilt fiber grating refractive index sensor and single mode-multimode-singlemode combination refractive index sensor,and choose the reason of tilt fiber grating refractiveindex sensor.(2)Secondly,the structure of the tilted fiber grating refractive index sensor,the coupling ofcore mode and cladding mode and the principle of refractive index sensing are systematicallyintroduced.(3)Finally,a tilted fiber grating refractive index sensor for water pollution detection isdesigned in this paper.The sucrose solution is taken as the experimental object,and the gratingnumber,grating tilt angle and grating period parameters are optimized.Finally,the structuralparameters are determined as follows the refractive index of the fiber core is Index_core =1.46,the radius is width core=1m,the refractive index of the fiber cladding is Index_cop=1.45,and the radius is width cop=m In other words,the refractive index difference between thefiber core and the cladding is 0.01,the grating modulation depth is 0.01,the tilt angle of theTFGB grating is 20 and the grating period is2m.The sensitivity of the sensor is 1661.1 nm/SIR which realizes the design of the ideal grating refractive index sensor.Keywords:Fiber optic sensor;Water pollution detection;Tilted fiber bragg grating:Refractiveindex measurement第1章绪论1.1研究的背景和意义经济高速发展的21世纪，社会环境情况也在日益恶化，作为现代社会的四大污染之一的水污染也备受全球的关注。水污染不仅对各国的经济生活带来巨大影响，而且会极大的伤害人类的身体健康。党的十八大以来，习近平总书记在多个场合反复强调“让中华大地的水变得更加清澈”、“绿水青山就是金山银山”重要指示。在大力提倡可持续发展观念的同时，对水质的污染的检测也起着及其重要的作用。检测水污染的参数有折射率、PH值和电导率等，光纤传感器可以对污染水的折射率进行检测，纯净水的折射率为1.33，河流和湖泊污染水的折射率范围为1.331.39[1]。光纤传感技术是以光纤为载体，指当外界环境（例如折射率)发生变化时会影响光信号的波长和幅度等可以进行检测的参量，光纤折射率传感器技术具有质量体积小、实时性高等优势，而光纤光栅折射率传感器具有灵敏度高、多介质分布式传感能力和不受电磁干扰等优势在光纤折射率传感器中脱颖而出，对水污染的检测有极大的研究价值。1.2国内外研究现状检测污染水的折射率的光纤传感技术现有多种，主要有单模-多模-单模(SMS)组合传感技术和倾斜光纤光栅(TFBG)传感技术，他们有着各自的优缺点。由于光纤传感器具有实时性高、耐腐蚀性强、精度高和灵敏度高等优点，光纤传感技术于1977年就开始研究发展，接下来主要介绍光纤光栅传感器和单模-锥形多模-单模的国内外研究现状。监测自然环境中的物理、化学和生物参数对生态系统的保护具有重要意义。环境折射率(S)传感对于这些领域的应用具有重要意义，因为许多物质可以通过测量折射率来检测[2】。目前，基于光纤传感器的折射率传感是化学生化传感领域的一个非常重要的课题，引起了人们极大的研究兴趣。基于光纤布拉格光栅(FG)[3-4]、长周期光栅(LPG)[5-7]、基于LPG对的马赫-曾德尔OMZ)干涉仪[8]等，一些SRI传感器已被提出为化学生化传感器。上面提到的每种传感器都有自己的优点。然而，这些方案中的折射率信息仍然是波长编码的，这限制了它在实际应用中的直接使用，在实际应用中，使用复杂的询问单元通常是一个令人担忧的问题。因此，一种可将波长变化直接转换为光功率变化的可随时获取的光纤传感方案将具有很大的价值。随着光敏技术和刻写光纤光栅技术的提高，越来越多的人逐渐对倾斜光纤布拉格光栅(T℉G)产生了兴趣[9]，并将其应用于传感领域。目前，已经有一些基于包层模耦合的全息光纤光栅的研究，可以测量周围的折射率[10]。由于TFG的耦合特性，其传输功率容易受到周围折射率变化的干扰，而纤芯模对周围折射率的变化不敏感。几种类型的光纤传感器，如法布里-珀罗(FP)腔、光纤布拉格光栅(BG)和高双折射光纤(B),已经在许多领域被研究和应用，最近还研究和开发了SMS光纤结构中的多模干涉，以作为传感器或滤波器等新型光学器件。SMS光纤结构的优点尤其是高度紧凑、宽波长工作范围、低成本、构造简单、易于封装和连接到光纤系统。21世纪以来，基于单模-多模-单模的光纤结构的多模干涉原理已被作为许多新型光纤传感器的基础[11-12]，此光纤结构是在柱角坐3