光纖光柵傳感器溫度壓力同時區(qū)分測量技術研究.pdf

1、該文對光纖光柵傳感器的基本理論以及技術進行了系統的研究,主要包括光纖光柵傳感機理、溫度以及壓力響應增敏技術,封裝聚合物材料的熱學和力學特性、聚合物封裝光纖光柵傳感原理以及封裝固化工藝,針對油氣井下等高溫高壓測量環(huán)境,提出采用聚合物封裝雙光纖光柵實現同時測量方案,實現對較高溫度以及壓力的區(qū)分測量,圍繞以上各方面進行了大量實驗,并對實驗結果進行了詳細深入的分析.首先對光纖光柵傳感器研究現狀和發(fā)展趨勢進行了回顧和展望,分析了光纖光柵傳感器發(fā)展

2、前景以及現存難題;研究了光纖光柵的形成機理、傳感原理;在此基礎上,研究了光纖光柵溫度壓力交叉敏感問題并對現有區(qū)分測量方案工程可實現性進行了討論,提出采用聚合物封裝實現雙光纖光柵對溫度以及壓力同時區(qū)分測量;對聚合物材料特性進行了深入研究,提出封裝光纖光柵的聚合物所需滿足條件,指出一般可用于封裝光纖光柵的幾類聚合物材料;對聚合物材料溫度以及壓力等直接影響到封裝后光纖光柵性能的特性進行分析討論,選用幾種具有代表性的聚合物封裝材料,對光纖光柵封

3、裝固化工藝進行了深入的理論以及實驗研究,通過改進封裝工藝克服封裝過程中光纖光柵所產生的幾個問題.對聚合物封裝光纖光柵溫度以及壓力響應機理進行分析,并通過實驗分別研究了20℃~180℃、0~40MPa和0~0.2MPa范圍內幾種不同材料封裝后光纖光柵的溫度、壓力以及溫度-壓力同時施加時的響應特性,發(fā)現以往采用聚合物封裝光纖光柵區(qū)分測量方案所忽略的問題:聚合物彈性模量-溫度特性所存在的函數關系,并在此基礎上,對以往所使用公式進行了修正;根據

4、實驗結果確定應用于高溫高壓測量的光纖光柵用聚合物封裝材料.提出一種簡單實用的采用聚合物封裝雙光纖Bragg實現對溫度及壓力同時區(qū)分測量方案,詳細分析了以往區(qū)分測量方案所忽略的另一個重要問題-溫度與壓力靈敏度的匹配優(yōu)化,通過使用某種特殊聚合物材料解決這一問題;針對雙參量測量的不同特性,提出新的定標方案;最后通過實驗,在0MPa~16MPa和20℃~140℃范圍內對光纖光柵傳感器區(qū)分測量性能進行測試,對測量結果進行了深入分析,證明其可行性,