光纖光柵的傳感應(yīng)用研究.pdf

1、近年來，光纖光柵在橋梁、大壩、隧道等建筑物的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)方面顯示出很大的潛力。由于光纖光柵的結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)力及溫度的敏感特性，使其廣泛的被應(yīng)用于對(duì)應(yīng)力和溫度的監(jiān)測(cè)，而應(yīng)力和溫度都是大量工程項(xiàng)目中需要考慮的重要物理因素。在許多領(lǐng)域中，為了確保工業(yè)生產(chǎn)的安全，因此光纖光柵被廣泛應(yīng)用于這些場(chǎng)合中。
　　 本論文主要研究了光纖光柵的傳感特性及其在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用。對(duì)光纖光柵傳感技術(shù)、傳感頭的封裝設(shè)計(jì)及其在溫度、應(yīng)變和壓力測(cè)試中的應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)研

2、究，主要包括：對(duì)光纖光柵中加入非均勻相移的研究；光纖光柵對(duì)于固.液相變監(jiān)測(cè)和溶液濃度的傳感應(yīng)用；蒸汽鍋爐內(nèi)基于光纖光柵的高溫、高壓和應(yīng)變傳感器的實(shí)驗(yàn)研究。
　　 本論文首先回顧了光纖傳感技術(shù)在傳感領(lǐng)域中的發(fā)展歷程，接著闡述了光纖光柵傳感技術(shù)的特征及優(yōu)勢(shì)；簡(jiǎn)單介紹了光纖光柵耦合模理論和傳輸矩陣?yán)碚?；并分析了基于傳輸矩陣?yán)碚摰姆蔷鶆蛳嘁乒鈻欧瓷渥V的特性。然后從實(shí)驗(yàn)的角度模擬出了非均勻相移的光纖光柵，并對(duì)它的溫度傳感特性進(jìn)行了測(cè)試和理

3、論分析。
　　 其次利用光纖光柵傳感理論，結(jié)合合理的封裝設(shè)計(jì)，提出了利用光纖光柵測(cè)試液體相變過程的方案，在這一過程中我們觀察到了過冷現(xiàn)象；在此基礎(chǔ)上將這一傳感系統(tǒng)應(yīng)用于溶液的濃度傳感，在溫度從20℃降到-20℃的過程中，濃度傳感的靈敏度系數(shù)Kc的平均值為-11.3 pm/％，即當(dāng)濃度變化增加1％，最小波長(zhǎng)差就減小約0.01 nm。
　　 最后針對(duì)高溫鍋爐的高溫高壓環(huán)境，提出了幾種針對(duì)性的光纖光柵封裝設(shè)計(jì)方案。這其中包括溫