用于水庫水位實時監(jiān)測的FBG傳感器研究.pdf

1、在水利工程中，水庫水位測量一直是水文、水利部門的重點。進行精確而有效的實時水位監(jiān)測，對預防事故的發(fā)生以及水資源的有效利用有著重要意義。目前，人工監(jiān)測仍然是國內很多水文站采用的監(jiān)測水位方法?，F(xiàn)有的水位監(jiān)測一般采用電類的傳感器，但是這些傳感器存在著很多局限性，如安全性不高、不易組網及不能適用于惡劣環(huán)境下等。然而，光纖光柵技術的出現(xiàn)使得水位監(jiān)測技術有了新的發(fā)展。由于光纖光柵傳感器的諸多優(yōu)勢使得它在建筑、橋梁、航空航天器等多方面的領域都有著廣泛

2、的應用。
　　本文對用于水庫水位實時監(jiān)測的FBG傳感器進行了探索與研究，設計并完成了一種用于水位監(jiān)測的FBG傳感器，與以往的FBG傳感器相比，該傳感器利用材料的特性和結構的設計相結合進一步消除溫度的影響，而且可以實現(xiàn)網狀分布式在線水位監(jiān)測，同時能夠監(jiān)測水溫，對防洪和水資源的有效利用具有重要指導意義。本文的主要研究內容如下:
　　1.本文在理論部分介紹了FBG的結構和原理，討論了光纖光柵的傳感原理，并簡單的分析了其應變和溫度傳

3、感特性，描述了FBG傳感器中交叉敏感的解決技術，最后介紹了FBG的波長檢測技術。
　　2.本文描述了FBG水位傳感器的設計與制備，對傳感器的敏感元件進行了受力分析并對其在5米水深作用下所發(fā)生的最大位移進行了理論計算，除此之外還對傳感器的敏感元件進行了有限元仿真模擬，并給出了在5米水深作用下敏感元件發(fā)生的位移量和應力分布情況。接著介紹了FBG水位傳感器結構的設計和制作工藝。還進行了FBG水位傳感器的溫度補償實驗并進行數(shù)據(jù)處理與分析，

4、驗證了溫度補償?shù)男Ч?，同時并對溫度補償系數(shù)進行了標定。
　　3.本文在水位測試實驗部分，進行了三次循環(huán)實驗并對其水位測試實驗數(shù)據(jù)進行處理，進一步得出水位h和傳感光柵在水壓作用下水壓引起的波長漂移量的擬合方程，最后根據(jù)數(shù)據(jù)處理的結果對傳感器的性能進行了分析。在0-5m的水位測量范圍內，傳感器的準確度為0.5％，分辨率為1cm，線性度為0.999。實驗結果表明，傳感器的性能良好。
　　4.在文章的最后，根據(jù)FBG水位傳感器的性能