應(yīng)變和溫度同時測量新型光纖傳感器的研究.pdf

1、光纖傳感測試技術(shù)由于具有抗電磁干擾、遠(yuǎn)距離傳輸、能實現(xiàn)絕對測量的優(yōu)點，在大型結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測系統(tǒng)中越來越顯示出獨特優(yōu)勢，但監(jiān)測系統(tǒng)多參量測量和多測點布設(shè)的特點，又要求光纖傳感器具有多參量測量的功能，以簡化傳感器和傳輸線的布設(shè)，提高監(jiān)測系統(tǒng)的可靠性。因此，如何實現(xiàn)光纖傳感的多參量同時測量技術(shù)，是目前國內(nèi)外關(guān)注的熱點和難點問題之一。 為了解決應(yīng)變和溫度同時測量問題，本文通過對光纖傳感原理的詳盡分析，提出了一種基于FBG/EFPI的應(yīng)變和

2、溫度同時測量系統(tǒng)，并對其進行了系統(tǒng)設(shè)計和試驗研究，為該同時測量系統(tǒng)的實際應(yīng)用奠定了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。本課題的主要研究工作和取得的成果如下： 第一，在詳盡分析光纖FBG和EFPI傳感原理及其傳感特性的基礎(chǔ)上，提出了應(yīng)變和溫度同時測量的系統(tǒng)設(shè)計方案，并對其同時測量理論進行了深入分析。該系統(tǒng)是由新型FBG/EFPI復(fù)合式傳感器、ASE寬帶光源、多波長計和相關(guān)軟硬件組成，其中FBG用于應(yīng)變測量，EFPI用于溫度測量，并采用同一解調(diào)系統(tǒng)對應(yīng)

3、變和溫度信號進行采集和分析處理。 第二，對FBG/EFPI復(fù)合式傳感器進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計和制作工藝研究，給出了FBG/EFPI傳感頭的各項結(jié)構(gòu)參數(shù)范圍，確定了FBG/EFPI復(fù)合式傳感器的封裝結(jié)構(gòu)和尺寸，并分別制定出FBG/EFPI傳感頭制作工藝和封裝保護工藝的工藝流程，制作出了新型FBG/EFPI復(fù)合式傳感器成品。 第三，在分析比較幾種常見的FBG、EFPI解調(diào)方法的基礎(chǔ)上，設(shè)計出了能實現(xiàn)FBG/EFPI復(fù)合式傳感器應(yīng)變和

4、溫度同時測量的解調(diào)方案，并完成了解調(diào)系統(tǒng)硬件設(shè)備的選型、設(shè)備接口驅(qū)動程序和專用解調(diào)軟件的編寫工作，最后進行了解調(diào)系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試。調(diào)試結(jié)果表明：該解調(diào)系統(tǒng)完全可以實現(xiàn)對應(yīng)變和溫度信號同時采集和分析處理的功能。 第四，設(shè)計了FBG/EFPI復(fù)合式傳感器應(yīng)變、溫度同時測量實驗系統(tǒng)，進行了溫度和應(yīng)變特性測試試驗，驗證了應(yīng)變和溫度同時測量系統(tǒng)的實用性。試驗結(jié)果表明：應(yīng)變測量精度優(yōu)于±3με，測試量程為±2000με；溫度測量精度優(yōu)于0.