光纖光柵溫度應(yīng)變傳感增敏與區(qū)分測(cè)量技術(shù)研究.pdf

1、光纖光柵傳感技術(shù)是伴隨著光纖通信技術(shù)發(fā)展而另辟蹊徑的一種嶄新的傳感技術(shù).這種傳感器除具有一般光纖傳感器的優(yōu)點(diǎn)之外,還具有本征自相干能力強(qiáng)和在一根光纖上實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)復(fù)用、多參量分布式測(cè)量的獨(dú)特優(yōu)勢(shì),可實(shí)現(xiàn)溫度、壓力等諸多物理量的實(shí)時(shí)在線檢測(cè),具有巨大的發(fā)展?jié)摿?溫度和應(yīng)變傳感是光纖光柵傳感最為主要和直接的應(yīng)用.由于光纖光柵溫度和應(yīng)變響應(yīng)靈敏度低并且存在交叉敏感問(wèn)題,如何提高溫度應(yīng)變響應(yīng)靈敏度和對(duì)這兩種參量加以區(qū)分是光纖光柵傳感技術(shù)走向?qū)嶋H應(yīng)用

2、所必需解決的問(wèn)題.該文闡述了光纖光柵溫度和應(yīng)變傳感的響應(yīng)機(jī)理,對(duì)光纖光柵的纖芯材料選擇,光纖光柵的寫入方法及封裝方法幾個(gè)方面進(jìn)行了綜合評(píng)述,在此基礎(chǔ)上討論了實(shí)現(xiàn)光纖光柵溫度和應(yīng)變傳感增敏的基本原理和方法.包括通過(guò)長(zhǎng)周期/Bragg光柵融合測(cè)量,選用對(duì)溫度和應(yīng)變靈敏的纖芯材料,超短脈沖激光逐點(diǎn)寫入法,選用熱膨脹系數(shù)高和彈性模量低的特種聚合材料封裝以及封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等.首次提出并試驗(yàn)驗(yàn)證了利用Bragg反射波帶寬展寬技術(shù)實(shí)現(xiàn)單光纖光柵溫度和壓

3、力同時(shí)區(qū)分測(cè)量的新方法.通過(guò)聚合物材料將光柵粘接于雙孔懸臂梁非均勻應(yīng)變區(qū),在壓力作用下懸臂梁帶動(dòng)光柵發(fā)生非均勻應(yīng)變,使Bragg反射波波長(zhǎng)漂移的同時(shí)帶寬展寬,而溫度變化僅引起反射波波長(zhǎng)漂移.實(shí)驗(yàn)得到溫度分辨率為1.7℃,壓力分辨率為0.38N,線性度高于99.6％,多次測(cè)量展寬波型穩(wěn)定,重復(fù)性好.結(jié)合光纖光柵傳感技術(shù)的本質(zhì)突出特點(diǎn)和石油工業(yè)測(cè)量要求,討論了其在油氣生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)中溫度和壓力檢測(cè)、測(cè)井技術(shù)、地震波檢測(cè)、長(zhǎng)距離油氣管線監(jiān)測(cè)等方面