啁啾光柵壓力傳感器的研究.pdf

1、光纖光柵傳感器是利用光柵波長(zhǎng)對(duì)溫度，應(yīng)變敏感的特性而制成的一種光纖傳感器，除具有傳統(tǒng)電類傳感器的功能外，它還具有抗電磁場(chǎng)干擾，測(cè)量范圍廣，動(dòng)態(tài)范圍大，穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于大型復(fù)合材料和混凝土的結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)和電力、石油和化工領(lǐng)域過程的監(jiān)控。 針對(duì)目前廣泛使用的光纖Bragg光柵(FBG)傳感解調(diào)成本高、速度慢的缺點(diǎn)，本文將主要用于光纖通信色散補(bǔ)償?shù)墓饫w啁啾光柵(Chirped Fibet Grating縮寫為CFG)應(yīng)用于壓力

2、傳感技術(shù)，并采用反射波長(zhǎng)的強(qiáng)度信號(hào)表征所測(cè)量的壓力信號(hào)，大大降低了成本。使采樣頻率由FBG的100Hz提高到了5kHz，研究取得了一些有實(shí)用價(jià)值的結(jié)果。 本文首先介紹了CFG的結(jié)構(gòu)、原理、制作方法、實(shí)際應(yīng)用和國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)。分析了CFG作為傳感器對(duì)應(yīng)變、壓力和溫度的傳感特性。對(duì)0—20噸壓力傳感彈性體進(jìn)行的受力分析得出CFG正確的粘貼位置和方向，并確定了最佳的粘貼和固定方法。 本文對(duì)CFG光強(qiáng)型壓力傳感器研究

3、過程中遇到的問題進(jìn)行了深入的探討。其中包括：在0-20噸載荷變化時(shí)，盡管CFG反射波帶寬比FBG大10倍，但壓力載荷產(chǎn)生的波形位移量仍大于CFG的帶寬，使得CFG反射波長(zhǎng)與載荷關(guān)系超出線性區(qū)域，通過補(bǔ)償?shù)姆椒ń鉀Q了此問題；由于采用強(qiáng)度解調(diào)，環(huán)境變化不可避免地對(duì)壓力測(cè)量準(zhǔn)確度產(chǎn)生影響，本文對(duì)影響因素進(jìn)行了深入的試驗(yàn)和分析。最后對(duì)CFG壓力傳感器進(jìn)行了靜態(tài)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，結(jié)果顯示，在較短時(shí)間內(nèi)，例如30分鐘，沒有嚴(yán)重的外界干擾條件下，CF6光強(qiáng)

4、型壓力傳感器的漂移僅0.1％，靜態(tài)測(cè)量精度可達(dá)0.5％；在15km/h速度之內(nèi)的動(dòng)態(tài)汽車稱重精度可達(dá)2％之內(nèi)。 本文所做的主要工作包括： 1、參與CFG光強(qiáng)型壓力傳感器的設(shè)計(jì)，樣機(jī)的標(biāo)定試驗(yàn)和汽車動(dòng)態(tài)稱重試驗(yàn)工作； 2、研究CFG在彈性體上的不同粘貼狀況對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響，分析得出最佳的固化方式。 3、設(shè)計(jì)CFG在壓力傳感彈性體的剪壓力感應(yīng)孔中的粘貼模具，解決了CFG的粘貼平整問題。 4、解決了CF