光纤光栅传感器温度压力同时区分测量技术研究-测试计量技术及仪器专业论文.docxVIP

论文题目： 论文题目： 光纤光栅传感器温度压力同时区分测量技术研究 专 业： 硕士生： 羰翟跫：弧姿：孙安(签名)Z趟∑篷二乔学光‘签名’_名导孚羞卜 指导教师： 摘要 本文对光纤光栅传感器的基本理论以及技术进行了系统的研究，主要包括光纤光栅传 感机理、温度以及压力响应增敏技术，封装聚合物材料的热学和力学特性、聚合物封装光 纤光栅传感原理以及封装固化工艺，针对油气井下等高温高压测量环境，提出采用聚合物 封装双光纤光栅实现同时测量方案，实现对较高温度以及压力的区分测量，围绕以上各方 面进行了大量实验，并对实验结果进行了详细深入的分析。 首先对光纤光栅传感器研究现状和发展趋势进行了回顾和展望，分析了光纤光栅传感 器发展前景以及现存难题；研究了光纤光栅的形成机理、传感原理：在此基础上，研究了 光纤光栅温度压力交叉敏感问题并对现有区分测量方案工程可实现性进行了讨论，提出采 用聚合物封装实现双光纤光栅对温度以及压力同时区分测量；。对聚合物材料特性进行了深 入研究，提出封装光纤光栅的聚合物所需满足条件，指出一般可用于封装光纤光栅的几类 聚合物材料：对聚合物材料温度以及压力等直接影响到封装后光纤光栅性能的特性进行分 析讨论，选用几种具有代表性的聚合物封装材料，对光纤光栅封装固化工艺进行了深入的 理论以及实验研究，通过改进封装工艺克服封装过程中光纤光栅所产生的几个问题。对聚 合物封装光纤光栅温度以及压力响应机理进行分析，并通过实验分别研究了20℃～180 9C、 O-40MPa和0,-4)．2MPa范围内几种不同材料封装后光纤光栅的温度、压力以及温度一压力 同时旋加时的响应特性，发现以往采用聚合物封装光纤光栅区分测量方案所忽略的问题： 聚合物弹性模量一温度特性所存在的函数关系，并在此基础上，对以往所使用公式进行了 修正；根据实验结果确定应用于高温高压测量的光纤光栅用聚合物封装材料。 提出一种简单实用的采用聚合物封装双光纤Bragg实现对温度及压力同时区分测量方 案，详细分析了以往区分测量方案所忽略的另一个重要问题一温度与压力灵敏度的匹配优 化，通过使用某种特殊聚合物材料解决这～问题；针对双参量测量的不同特性，提出新的 定标方案；最后通过实验，在0MPa-16MPa和20。C～140C范围内对光纤光栅传感器区分测 量性能进行测试，对测量结果进行了深入分析，证明其可行性，最后分析所采用方案所存 在的问题以及进一步改进方案。 关键词： 光纤传感，光纤光栅传感器，聚合物封装，增敏技术，温度压力区分测量 论文类型； 应用基础型 本文得到国家高科技863计划(2002AA313150)、国家自然科学基金、国家教育部 科学技术重点项目(02190)、陕西省科技攻关项目(2003K05一G23)、陕西省教育厅项目 (02JKl58)、西安市工业科技攻关计划项N研究资金的资助 Abstract111is Abstract 111is thesis focuses on the basic theoretical and technical researches on the optical fiber grating sensors，including the sensing mechanism of fiber gratings，the increasing of temperature and pressure sensitivity of optical fiber gratings，the temperature and mechanics characteristic： the sensing prineiple of optic fiber grating sensor with polymer package，the coating and solidifying technology of polymer．A simple and practical method for the simultaneous measurement of temperature and pressure aim at the measurement the high temperature and pressure at oil and gas bottom line is proposed，its feasibility is proved through a great deal of experiments． Firstly血e recent developments in the area of optical fiber grating SelISOrs are reviewed． ne ke