高靈敏度光纖布拉格光柵應(yīng)變傳感器研究.pdf

1、光纖傳感技術(shù)是一門近十幾年新興的、多學(xué)科交叉的高科技應(yīng)用技術(shù)。以傳感技術(shù)為核心的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測逐漸成為結(jié)構(gòu)工程學(xué)科的一個重要研究方向。在各種光纖傳感器中，光纖光柵傳感器由于適用于惡劣環(huán)境下的長期監(jiān)測，成為最具發(fā)展前景的電傳感器的替代品。
　　本論文針對目前大型工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測工作的必要性，研究了一種適用于石油鉆井平臺的高靈敏度光纖布拉格光柵應(yīng)變傳感器結(jié)構(gòu)，提出了一種適用于不同工程的傳感器結(jié)構(gòu)分析方法。為后續(xù)研究人員在該領(lǐng)域的探索提供

2、了一定的參考。本文主要內(nèi)容有：
　?。?）提出了一種具有高靈敏度的 FBG應(yīng)變傳感器結(jié)構(gòu)，介紹了其增敏原理和封裝工藝。用ANSYS有限元分析軟件對傳統(tǒng)“工”字型FBG應(yīng)變片結(jié)構(gòu)以及改進(jìn)后的應(yīng)變片結(jié)構(gòu)分別進(jìn)行了建模和靜力仿真，得到其應(yīng)力分布和光柵區(qū)域的應(yīng)變情況并進(jìn)行對比，在整體寬度與厚度相等的情況下，此結(jié)構(gòu)對應(yīng)力的傳遞效果遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)“工”字型結(jié)構(gòu)。
　?。?）提出一種結(jié)構(gòu)分析方法，通過詳細(xì)的數(shù)值分析，研究應(yīng)變傳感器結(jié)構(gòu)6個關(guān)

3、鍵參數(shù)對靈敏度的影響，為工程不同應(yīng)用場合的結(jié)構(gòu)選型提供依據(jù)。
　?。?）加工了不同尺寸參數(shù)的應(yīng)變片，采用不同的工藝對 FBG進(jìn)行封裝后，對傳感器的靈敏度進(jìn)行測試，結(jié)果顯示這種高靈敏度結(jié)構(gòu)可將光柵的應(yīng)變靈敏度放大到4倍左右，并用得到的數(shù)據(jù)與仿真結(jié)果進(jìn)行對比、分析誤差原因，驗(yàn)證了仿真方法和仿真結(jié)果的可靠性與準(zhǔn)確性。介紹了高靈敏度光纖布拉格光柵應(yīng)變傳感器在工程中的應(yīng)用情況。
　?。?）在高靈敏度結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上研究了適用于海洋環(huán)境的耐腐