光纖光柵高溫高壓傳感技術(shù)研究.pdf

1、本文對光纖光柵高溫、高壓傳感技術(shù)及交叉敏感問題進行了系統(tǒng)研究，主要包括：光纖布拉格光柵的基本理論；光纖布拉格光柵的傳感原理；光纖光柵高溫傳感技術(shù)研究；光纖光柵高壓傳感技術(shù)研究：光纖光柵溫度一壓力交叉敏感問題研究。 首先，回顧了光纖光柵的產(chǎn)生和發(fā)展，分析了光纖光柵傳感器發(fā)展現(xiàn)狀以及難題；研究了光纖布拉格光柵的耦合模理論；在此基礎上分析了光纖光柵溫度、應變和壓力傳感原理，并提出了設計光纖光柵高溫高壓傳感器所遵循的原則和思路。

2、 其次，研究了光纖布拉格光柵的高溫響應特性，提出了在高溫環(huán)境中降低光纖布拉格光柵的非線性響應效應的方法。實驗結(jié)果表明，提高基底材料的熱膨脹系數(shù)能有效降低光纖布拉格光柵傳感器在高溫環(huán)境中的非線性的影響。 再次，研究了光纖光柵高壓傳感技術(shù)，提出并制作了一種基于單管結(jié)構(gòu)的高壓傳感器，推導了這種壓強傳感器的光纖布拉格光柵中心波長與壓強的關系，得到了該傳感器的壓強響應靈敏度的解析表達式。從實驗上獲得了-0.0377nm/MPa壓強響應靈敏

3、度，是裸光纖布拉格光柵壓力響應靈敏度的12.7倍。在0～40MPa的測量范圍內(nèi)，傳感器的壓強響應具有很好的線性和重復性。在此基礎上進一步研究了光纖光柵高壓增敏技術(shù)，提出了一種多金屬管結(jié)構(gòu)的光纖光柵壓強傳感器，在0～45MPa的測量范圍內(nèi)，獲得了-0.0592nm/MPa的壓強靈敏度。 最后，研究了光纖光柵交叉敏感問題。分析了兩種高溫高壓傳感模型的可行性，并對傳感器模型進行了優(yōu)化。設計了一種溫度自補償?shù)母邏汗饫w布拉格傳感器。在溫度