高温大应变同时测量的EFPI-FBG复合传感技术研究

来源 :武汉理工大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:shishaofei
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近年来,光纤传感技术快速发展,并逐渐实现普及和产业化。光纤传感能够满足现代测试领域对传感器技术的诸多特殊要求,故基于光纤传感的监测技术在航空航天、石油化工等领域有很高的研究价值与应用前景。然而,在涉及到航空航天等特殊工况时,一方面,其监测系统往往比较庞大,多参量测量、密集布点测量等实际的监测需求就要求光纤传感器需具备多参量同时测量的能力,这可减少传感器的布设线路数量;同时,恶劣的监测环境——高温、测量基体的大应变,以及温度和应变交叉敏感的问题等制约着普通光纤传感器的实际应用。因此,本文通过研究基于光纤光栅以及光纤F-P复合传感的高温大应变同时测量技术,对解决高温环境下的温度应变交叉敏感、普通传感器应变测量范围小等问题有着十分重要的意义。本文对于光纤传感原理进行了深入研究,提出一种EFPI-FBG复合传感器,对温度应变双参数进行同时测量,并使其温度、应变测量范围分别满足使用要求。本论文的主要研究工作以及取得的主要成果如下:第一,本文对FBG和非本征型法珀传感器的传感原理进行了比较深入的研究,并利用二者的结合来进行温度应变同时测量,利用光栅的反射光谱来测量温度,利用F-P腔的腔长变化来测量应变。第二,针对高温环境下的大应变测量需求,对EFPI-FBG复合传感器的结构进行分析和设计,尤其对传感器的重要结构参数进行分析,并且对其封装结构进行了设计,制定出详细的封装工艺。利用高温退火光栅和金属光纤制作出了新型高温EFPI-FBG复合传感器。第三,搭建了EFPI-FBG复合传感器性能测试试验台,实现了传感器对于高温以及大应变的同时测量,并解决了双参数交叉敏感的问题。验证了传感器满足在300℃高温环境下的大应变测量。
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