光纖光柵溫度應變傳感增敏與區(qū)分測量技術(shù)研究.pdf

1、光纖光柵傳感技術(shù)是伴隨著光纖通信技術(shù)發(fā)展而另辟蹊徑的一種嶄新的傳感技術(shù).這種傳感器除具有一般光纖傳感器的優(yōu)點之外,還具有本征自相干能力強和在一根光纖上實現(xiàn)多點復用、多參量分布式測量的獨特優(yōu)勢,可實現(xiàn)溫度、壓力等諸多物理量的實時在線檢測,具有巨大的發(fā)展?jié)摿?溫度和應變傳感是光纖光柵傳感最為主要和直接的應用.由于光纖光柵溫度和應變響應靈敏度低并且存在交叉敏感問題,如何提高溫度應變響應靈敏度和對這兩種參量加以區(qū)分是光纖光柵傳感技術(shù)走向?qū)嶋H應用

2、所必需解決的問題.該文闡述了光纖光柵溫度和應變傳感的響應機理,對光纖光柵的纖芯材料選擇,光纖光柵的寫入方法及封裝方法幾個方面進行了綜合評述,在此基礎上討論了實現(xiàn)光纖光柵溫度和應變傳感增敏的基本原理和方法.包括通過長周期/Bragg光柵融合測量,選用對溫度和應變靈敏的纖芯材料,超短脈沖激光逐點寫入法,選用熱膨脹系數(shù)高和彈性模量低的特種聚合材料封裝以及封裝結(jié)構(gòu)設計等.首次提出并試驗驗證了利用Bragg反射波帶寬展寬技術(shù)實現(xiàn)單光纖光柵溫度和壓

3、力同時區(qū)分測量的新方法.通過聚合物材料將光柵粘接于雙孔懸臂梁非均勻應變區(qū),在壓力作用下懸臂梁帶動光柵發(fā)生非均勻應變,使Bragg反射波波長漂移的同時帶寬展寬,而溫度變化僅引起反射波波長漂移.實驗得到溫度分辨率為1.7℃,壓力分辨率為0.38N,線性度高于99.6％,多次測量展寬波型穩(wěn)定,重復性好.結(jié)合光纖光柵傳感技術(shù)的本質(zhì)突出特點和石油工業(yè)測量要求,討論了其在油氣生產(chǎn)、儲運中溫度和壓力檢測、測井技術(shù)、地震波檢測、長距離油氣管線監(jiān)測等方面