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《光纖光柵傳感應(yīng)用的研究》由會(huì)員上傳分享,免費(fèi)在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫(kù)。
1、光纖光柵的傳感應(yīng)用研究摘要近年來(lái),光纖光柵在橋梁、大壩、隧道等建筑物的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)方面顯示出很大的潛力。由于光纖光柵的結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)力及溫度的敏感特性,使其廣泛的被應(yīng)用于對(duì)應(yīng)力和溫度的監(jiān)測(cè),而應(yīng)力和溫度都是大量工程項(xiàng)目中需要考慮的重要物理因素。在許多領(lǐng)域中,為了確保工業(yè)生產(chǎn)的安全,因此光纖光柵被廣泛應(yīng)用于這些場(chǎng)合中。本論文主要研究了光纖光柵的傳感特性及其在傳感領(lǐng)域的應(yīng)用。對(duì)光纖光柵傳感技術(shù)、傳感頭的封裝設(shè)計(jì)及其在溫度、應(yīng)變和壓力測(cè)試中的應(yīng)用進(jìn)行了系統(tǒng)研究,主要包括:對(duì)光纖光柵中加入非均勻相移的研究;光纖光柵對(duì)于固.液相變監(jiān)測(cè)和溶液濃度的傳感
2、應(yīng)用;蒸汽鍋爐內(nèi)基于光纖光柵的高溫、高壓和應(yīng)變傳感器的實(shí)驗(yàn)研究。本論文首先回顧了光纖傳感技術(shù)在傳感領(lǐng)域中的發(fā)展歷程,接著闡述了光纖光柵傳感技術(shù)的特征及優(yōu)勢(shì);簡(jiǎn)單介紹了光纖光柵耦合模理論和傳輸矩陣?yán)碚摚徊⒎治隽嘶趥鬏斁仃嚴(yán)碚摰姆蔷鶆蛳嘁乒鈻欧瓷渥V的特性。然后從實(shí)驗(yàn)的角度模擬出了非均勻相移的光纖光柵,并對(duì)它的溫度傳感特性進(jìn)行了測(cè)試和理論分析。其次利用光纖光柵傳感理論,結(jié)合合理的封裝設(shè)計(jì),提出了利用光纖光柵測(cè)試液體相變過(guò)程的方案,在這一過(guò)程中我們觀察到了過(guò)冷現(xiàn)象:在此基礎(chǔ)上將這一傳感系統(tǒng)應(yīng)用于溶液的濃度傳感,在溫度從20"C降到.20℃的
3、過(guò)程中,濃度傳感的靈敏度系數(shù)K。的平均值為.11.3pro/%,即當(dāng)濃度變化增加1%,最小波長(zhǎng)差就減小約0.01nlTl。最后針對(duì)高溫鍋爐的高溫高壓環(huán)境,提出了幾種針對(duì)性的光纖光柵封裝設(shè)計(jì)方案。這其中包括溫度傳感器,應(yīng)變傳感器和壓力傳感器的封裝,并對(duì)每一種傳感器的靈敏度進(jìn)行了測(cè)試。然后將其應(yīng)用到實(shí)際的工程項(xiàng)目中,并對(duì)該傳感器監(jiān)測(cè)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了理論分析,結(jié)果表明其有效性和實(shí)用性。關(guān)鍵詞:光纖光柵;傳感;封裝設(shè)計(jì);相變監(jiān)測(cè)光纖光柵的傳感應(yīng)用研究AbstractInrecentyears,fiber.Bragggratinghasshow
4、ngreatpotentialintheapplicationofstructuralhealthmonitoringofbridges,damsandtunnelsetc.Due.totheintrinsiccharacteristicsofthefiberBragggrating,ithasalreadybeenusedtomonitorstressandtemperaturechanges,whichareconsideredasimportantphysicalfactorsinalotofengineeringproject
5、s.Inmanyareas,thefiberBragggratingiswidelyusedintheseareasinordertoensurethesafetyofindustrialproduction.Inthisthesis,wemainlystudytheapplicationcharacteristicsoffibergratingsensorsinthesensorfield.Thesystematicresearchoffibergratingsensortechnology,thepackagingdesignof
6、sensorheadandtheapplicationsoftemperature,strainandpressuremeasurementisstatedinthispaper,mainlyincludes:theresearchoffibergrating謝mnon-uniformphaseshift;fibergratingforsolid-liquidphasetransitionmonitoringandsensingapplicationsofsolutionconcentration;experimentalstudyo
7、fhightemperature,highpressureandstrain助ergratingsensorinthesteamboiler.Firstly,inthispaperwereviewedthedevelopmentprogressofthefibersensingtechnologyinthesensingareaandstatedthefeatureandadvantageofthefibergratingsensingtechnology;simplyintroducedthecoupled-modetheoryof
8、thefiberBragg孕撕ngandthetransfermatrixtheory;andanalyzedthereflectionspectrum’Sfeaturesofnon—uniformphaseshiftg