光纖EFPI-FBG復(fù)用溫度與壓力傳感器系統(tǒng)研究.pdf

1、非本征法布里-珀羅干涉(ExtrinsicFabry-PerotInterferometric，EFPI)光纖傳感器和光纖布拉格光柵(FiberBraggGratings，F(xiàn)BG)傳感器由于其結(jié)構(gòu)簡單、體積小、可靠性好和靈敏度高，被認(rèn)為具有廣泛的工業(yè)應(yīng)用前景。高溫、高壓、強(qiáng)電磁干擾的惡劣工業(yè)環(huán)境下的溫度和壓力測量是光纖傳感器應(yīng)用的一個(gè)重要方向。本文在EFPI-FBG傳感器串聯(lián)復(fù)用方面做了深入的研究，主要工作如下： 建立了基于光纖

2、F-P腔與FBG串聯(lián)復(fù)用結(jié)構(gòu)傳感器的解復(fù)用數(shù)學(xué)模型，分析了串聯(lián)復(fù)用中FBG與F-P腔光譜的疊加對各自解調(diào)的影響。通過對該模型的分析得到了分離FBG與F-P腔光譜的方法，從而實(shí)現(xiàn)了雙參數(shù)測量高精度解調(diào)的目的。實(shí)驗(yàn)上采用基于掃描激光器的波長查詢系統(tǒng)驗(yàn)證了該方法的有效性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該解調(diào)方法可以消除串聯(lián)復(fù)用時(shí)光纖F-P腔與FBG之間的交叉干擾，光纖F-P腔的解調(diào)數(shù)據(jù)最大離散值小于0.2nm，F(xiàn)BG峰值反射波長測量數(shù)據(jù)最大離散值小于0.7p

3、m。 實(shí)驗(yàn)上研究了光纖F-P和FBG串聯(lián)復(fù)用傳感器系統(tǒng)的工作特性。該傳感器專為高溫油井井下長期監(jiān)測的壓力和溫度而設(shè)計(jì)。傳感頭由一個(gè)FBG溫度傳感器和一個(gè)F-P壓力傳感器串聯(lián)復(fù)用而成，該傳感系統(tǒng)集成了FBG溫度傳感器結(jié)構(gòu)簡單、測溫精度高和F-P傳感器能夠直接感測環(huán)境壓力，低溫度-壓力交叉敏感性等優(yōu)點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該傳感器的溫度測量精度達(dá)到0.5℃，在壓力范圍為0-30MPa和在溫度變化范圍18℃-300℃的環(huán)境下，長期壓力測量精