應(yīng)變和溫度同時(shí)測(cè)量新型光纖傳感器的研究.pdf_第1頁(yè)
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1、光纖傳感測(cè)試技術(shù)由于具有抗電磁干擾、遠(yuǎn)距離傳輸、能實(shí)現(xiàn)絕對(duì)測(cè)量的優(yōu)點(diǎn),在大型結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中越來(lái)越顯示出獨(dú)特優(yōu)勢(shì),但監(jiān)測(cè)系統(tǒng)多參量測(cè)量和多測(cè)點(diǎn)布設(shè)的特點(diǎn),又要求光纖傳感器具有多參量測(cè)量的功能,以簡(jiǎn)化傳感器和傳輸線(xiàn)的布設(shè),提高監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可靠性。因此,如何實(shí)現(xiàn)光纖傳感的多參量同時(shí)測(cè)量技術(shù),是目前國(guó)內(nèi)外關(guān)注的熱點(diǎn)和難點(diǎn)問(wèn)題之一。 為了解決應(yīng)變和溫度同時(shí)測(cè)量問(wèn)題,本文通過(guò)對(duì)光纖傳感原理的詳盡分析,提出了一種基于FBG/EFPI的應(yīng)變和

2、溫度同時(shí)測(cè)量系統(tǒng),并對(duì)其進(jìn)行了系統(tǒng)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)研究,為該同時(shí)測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。本課題的主要研究工作和取得的成果如下: 第一,在詳盡分析光纖FBG和EFPI傳感原理及其傳感特性的基礎(chǔ)上,提出了應(yīng)變和溫度同時(shí)測(cè)量的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案,并對(duì)其同時(shí)測(cè)量理論進(jìn)行了深入分析。該系統(tǒng)是由新型FBG/EFPI復(fù)合式傳感器、ASE寬帶光源、多波長(zhǎng)計(jì)和相關(guān)軟硬件組成,其中FBG用于應(yīng)變測(cè)量,EFPI用于溫度測(cè)量,并采用同一解調(diào)系統(tǒng)對(duì)應(yīng)

3、變和溫度信號(hào)進(jìn)行采集和分析處理。 第二,對(duì)FBG/EFPI復(fù)合式傳感器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制作工藝研究,給出了FBG/EFPI傳感頭的各項(xiàng)結(jié)構(gòu)參數(shù)范圍,確定了FBG/EFPI復(fù)合式傳感器的封裝結(jié)構(gòu)和尺寸,并分別制定出FBG/EFPI傳感頭制作工藝和封裝保護(hù)工藝的工藝流程,制作出了新型FBG/EFPI復(fù)合式傳感器成品。 第三,在分析比較幾種常見(jiàn)的FBG、EFPI解調(diào)方法的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)出了能實(shí)現(xiàn)FBG/EFPI復(fù)合式傳感器應(yīng)變和

4、溫度同時(shí)測(cè)量的解調(diào)方案,并完成了解調(diào)系統(tǒng)硬件設(shè)備的選型、設(shè)備接口驅(qū)動(dòng)程序和專(zhuān)用解調(diào)軟件的編寫(xiě)工作,最后進(jìn)行了解調(diào)系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試。調(diào)試結(jié)果表明:該解調(diào)系統(tǒng)完全可以實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)變和溫度信號(hào)同時(shí)采集和分析處理的功能。 第四,設(shè)計(jì)了FBG/EFPI復(fù)合式傳感器應(yīng)變、溫度同時(shí)測(cè)量實(shí)驗(yàn)系統(tǒng),進(jìn)行了溫度和應(yīng)變特性測(cè)試試驗(yàn),驗(yàn)證了應(yīng)變和溫度同時(shí)測(cè)量系統(tǒng)的實(shí)用性。試驗(yàn)結(jié)果表明:應(yīng)變測(cè)量精度優(yōu)于±3με,測(cè)試量程為±2000με;溫度測(cè)量精度優(yōu)于0.

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