基于光纖傳感器的沖擊、流量及溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)研究.pdf

1、光纖傳感技術(shù)隨著光纖和光通信技術(shù)的發(fā)展而迅速發(fā)展，成為一門新興的傳感技術(shù)。它具有電絕緣性能好、抗電磁干擾能力強(qiáng)、靈敏度高、動(dòng)態(tài)范圍大、工作頻帶寬，并且容易實(shí)現(xiàn)被測(cè)信號(hào)的遠(yuǎn)距離監(jiān)控等突出優(yōu)點(diǎn)。本文從理論和實(shí)驗(yàn)兩方面入手，分別對(duì)光纖M-Z傳感技術(shù)和基于光纖光柵傳感器的管道流量與電表觸頭溫度監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行研究，并編寫了相關(guān)信號(hào)處理軟件。全文主要研究工作包括如下幾個(gè)部分：
　　首先，針對(duì)典型機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)載荷監(jiān)測(cè)需求，研究了影響光纖M-Z傳感

2、系統(tǒng)偏振特性、相位特性以及系統(tǒng)穩(wěn)定性的主要因素。借助數(shù)值模擬得到光纖彎曲、外部環(huán)境應(yīng)力與溫度對(duì)干涉系統(tǒng)偏振特性的影響，分析了初始相位差、聲源信號(hào)對(duì)系統(tǒng)輸出光強(qiáng)及相位延遲的影響。采用相位補(bǔ)償技術(shù)用以消除相位漂移引起的信號(hào)衰落現(xiàn)象。
　　其次，構(gòu)建了用于典型機(jī)械結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)載荷監(jiān)測(cè)的光纖M-Z干涉型傳感系統(tǒng)，研制了用于補(bǔ)償干擾信號(hào)擾動(dòng)的相位調(diào)制器。設(shè)計(jì)了針對(duì)四邊固支鋁合金板結(jié)構(gòu)沖擊載荷信號(hào)采集的光纖傳感探頭。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了管道沖擊載荷

3、光纖M-Z干涉型監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
　　再次，針對(duì)管道流量監(jiān)測(cè)需求，設(shè)計(jì)了一種適用于管道液/氣兩態(tài)流量測(cè)量的光纖光柵傳感器。研究了基于扇式敏感機(jī)構(gòu)的光纖光柵傳感模型，數(shù)值模擬得到葉片參數(shù)對(duì)流量監(jiān)測(cè)靈敏度的影響規(guī)律。借助FLUENT仿真軟件，得到葉片數(shù)、葉徑比下流體流經(jīng)葉片后的壓損特性。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了基于光纖光柵流速傳感器的工業(yè)管道流體在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
　　最后，針對(duì)電力系統(tǒng)溫度監(jiān)測(cè)需求，設(shè)計(jì)了基于光纖光柵的僅感溫不受力傳感探頭。采