光纖光柵的傳感應用研究.pdf

1、近年來，光纖光柵在橋梁、大壩、隧道等建筑物的結構健康監(jiān)測方面顯示出很大的潛力。由于光纖光柵的結構對應力及溫度的敏感特性，使其廣泛的被應用于對應力和溫度的監(jiān)測，而應力和溫度都是大量工程項目中需要考慮的重要物理因素。在許多領域中，為了確保工業(yè)生產(chǎn)的安全，因此光纖光柵被廣泛應用于這些場合中。
　　 本論文主要研究了光纖光柵的傳感特性及其在傳感領域的應用。對光纖光柵傳感技術、傳感頭的封裝設計及其在溫度、應變和壓力測試中的應用進行了系統(tǒng)研

2、究，主要包括：對光纖光柵中加入非均勻相移的研究；光纖光柵對于固.液相變監(jiān)測和溶液濃度的傳感應用；蒸汽鍋爐內基于光纖光柵的高溫、高壓和應變傳感器的實驗研究。
　　 本論文首先回顧了光纖傳感技術在傳感領域中的發(fā)展歷程，接著闡述了光纖光柵傳感技術的特征及優(yōu)勢；簡單介紹了光纖光柵耦合模理論和傳輸矩陣理論；并分析了基于傳輸矩陣理論的非均勻相移光柵反射譜的特性。然后從實驗的角度模擬出了非均勻相移的光纖光柵，并對它的溫度傳感特性進行了測試和理

3、論分析。
　　 其次利用光纖光柵傳感理論，結合合理的封裝設計，提出了利用光纖光柵測試液體相變過程的方案，在這一過程中我們觀察到了過冷現(xiàn)象；在此基礎上將這一傳感系統(tǒng)應用于溶液的濃度傳感，在溫度從20℃降到-20℃的過程中，濃度傳感的靈敏度系數(shù)Kc的平均值為-11.3 pm/％，即當濃度變化增加1％，最小波長差就減小約0.01 nm。
　　 最后針對高溫鍋爐的高溫高壓環(huán)境，提出了幾種針對性的光纖光柵封裝設計方案。這其中包括溫