編碼式光纖光柵的制作與應(yīng)用研究.pdf

1、傳感器有著非常廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域,多年來一直是研究熱點(diǎn).光纖光柵傳感器可以工作在強(qiáng)電磁場、高溫有腐蝕性的以及有爆炸危險(xiǎn)性的惡劣環(huán)境中,因而比其它傳感器有更廣闊的應(yīng)用范圍.由于光纖光柵傳感器采用數(shù)字式測量技術(shù),具有精確度高、穩(wěn)定性好、不易受外界各種因數(shù)的干擾等特點(diǎn).但目前的光纖光柵傳感技術(shù)受到系統(tǒng)檢測容量過小的限制,不能應(yīng)用于大型復(fù)雜工程的監(jiān)測使用.同時(shí),由于一個(gè)系統(tǒng)中光纖光柵傳感探頭的數(shù)量太少,使單個(gè)光纖光柵傳感探頭的成本太大,這也削弱了光

2、纖光柵傳感系統(tǒng)在市場中的競爭力,如果能夠增大系統(tǒng)的容量,單個(gè)光纖光柵傳感探頭的成本就會(huì)下降,從而使光纖光柵這一先進(jìn)的傳感技術(shù)能夠得到更廣泛的應(yīng)用.該課題研制一種編碼式光纖光柵傳感檢測系統(tǒng),該系統(tǒng)引入多維編碼光纖光柵傳感復(fù)用新方法.在光纖的同一位置,制作兩個(gè)或者兩個(gè)以上不同波長的光纖布拉格光柵,稱之為編碼式光纖光柵.利用編碼式光纖光柵的布拉格波長對待測對象的位置和溫度、應(yīng)力、應(yīng)變等進(jìn)行編碼,當(dāng)待測對象的環(huán)境參量發(fā)生變化時(shí),與之對應(yīng)的編碼,

3、即編碼式光纖光柵的布拉格波長隨之同時(shí)同點(diǎn)發(fā)生變化,借以提高傳感系統(tǒng)的容量,實(shí)現(xiàn)對特定對象(如油罐、油氣管道、高壓變電站等)的溫度以及應(yīng)力、應(yīng)變等的準(zhǔn)分布式定點(diǎn)測量.編碼式光纖光柵能夠在增加很少成本的基礎(chǔ)上,提供與單光柵相比多數(shù)倍的信息量,不僅可以實(shí)現(xiàn)利用一個(gè)傳感器檢測多個(gè)參量,而且將編碼技術(shù)引入傳感領(lǐng)域,將編碼技術(shù)與傳感技術(shù)結(jié)合起來.光纖光柵傳感技術(shù)具有極高的準(zhǔn)確性和很好的長期穩(wěn)定性,但光纖光柵解調(diào)設(shè)備制造成本很高,限制了光纖光柵傳感技

4、術(shù)的應(yīng)用.編碼式光纖光柵的制作及其在編碼式光纖光柵檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用,使其不僅能保持原有優(yōu)點(diǎn),而且大幅提高單個(gè)系統(tǒng)的檢測容量,從而為市場化應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).該文涉及到材料、光學(xué)、機(jī)電等方面,主要做了以下工作:1.闡述了光纖光敏性的機(jī)理,以及光纖載氫增敏方法及其數(shù)學(xué)模型;2.提出編碼式光纖光柵的概念,分析了其傳感原理和傳感性能;3.提出并研究了一種新的多維編碼光纖光柵傳感復(fù)用方法;4.對編碼式光纖光柵傳感系統(tǒng)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,闡述了其市場應(yīng)