光纖光柵傳感器溫度壓力同時(shí)區(qū)分測(cè)量技術(shù)研究.pdf

1、該文對(duì)光纖光柵傳感器的基本理論以及技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,主要包括光纖光柵傳感機(jī)理、溫度以及壓力響應(yīng)增敏技術(shù),封裝聚合物材料的熱學(xué)和力學(xué)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(duì)油氣井下等高溫高壓測(cè)量環(huán)境,提出采用聚合物封裝雙光纖光柵實(shí)現(xiàn)同時(shí)測(cè)量方案,實(shí)現(xiàn)對(duì)較高溫度以及壓力的區(qū)分測(cè)量,圍繞以上各方面進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn),并對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)深入的分析.首先對(duì)光纖光柵傳感器研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)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(xiàn)存難題;研究了光纖光柵的形成機(jī)理、傳感原理;在此基礎(chǔ)上,研究了光纖光柵溫度壓力交叉敏感問題并對(duì)現(xiàn)有區(qū)分測(cè)量方案工程可實(shí)現(xiàn)性進(jìn)行了討論,提出采用聚合物封裝實(shí)現(xiàn)雙光纖光柵對(duì)溫度以及壓力同時(shí)區(qū)分測(cè)量;對(duì)聚合物材料特性進(jìn)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(duì)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(jìn)行分析討論,選用幾種具有代表性的聚合物封裝材料,對(duì)光纖光柵封

3、裝固化工藝進(jìn)行了深入的理論以及實(shí)驗(yàn)研究,通過改進(jìn)封裝工藝克服封裝過程中光纖光柵所產(chǎn)生的幾個(gè)問題.對(duì)聚合物封裝光纖光柵溫度以及壓力響應(yīng)機(jī)理進(jìn)行分析,并通過實(shí)驗(yàn)分別研究了20℃~180℃、0~40MPa和0~0.2MPa范圍內(nèi)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(shí)施加時(shí)的響應(yīng)特性,發(fā)現(xiàn)以往采用聚合物封裝光纖光柵區(qū)分測(cè)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(shù)關(guān)系,并在此基礎(chǔ)上,對(duì)以往所使用公式進(jìn)行了修正;根據(jù)

4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定應(yīng)用于高溫高壓測(cè)量的光纖光柵用聚合物封裝材料.提出一種簡(jiǎn)單實(shí)用的采用聚合物封裝雙光纖Bragg實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度及壓力同時(shí)區(qū)分測(cè)量方案,詳細(xì)分析了以往區(qū)分測(cè)量方案所忽略的另一個(gè)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(duì)雙參量測(cè)量的不同特性,提出新的定標(biāo)方案;最后通過實(shí)驗(yàn),在0MPa~16MPa和20℃~140℃范圍內(nèi)對(duì)光纖光柵傳感器區(qū)分測(cè)量性能進(jìn)行測(cè)試,對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行了深入分析,證明其可行性,