基于C型弹簧管的光纤布拉格光栅压力传感技术研究

阅读量：

118

作者：

张磊

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摘要：

光纤光栅是近年来发展最为迅速的光纤无源器件之一.由于它具有许多独特优点,因而在光纤通信,光纤传感等领域有着广阔的应用前景. 光纤布拉格光栅(FBG)是一种光纤折射率受到周期调制的光纤型器件,该调制使光纤内传输的光信号的不同模式进行耦合,其作用相当于一个高反射窄带光反射 镜.利用光纤布拉格光栅作为敏感元件的传感器,可对应力,温度,压力,加速度等多个外界量进行精确的检测.作为课题的关键器件,它的特性直接影响实验结 果. 本文系统阐述了光纤布拉格光栅的基本理论,包括:光纤光栅的分类,写入方法以及应用;利用耦合模理论分... 展开 光纤光栅是近年来发展最为迅速的光纤无源器件之一.由于它具有许多独特优点,因而在光纤通信,光纤传感等领域有着广阔的应用前景. 光纤布拉格光栅(FBG)是一种光纤折射率受到周期调制的光纤型器件,该调制使光纤内传输的光信号的不同模式进行耦合,其作用相当于一个高反射窄带光反射 镜.利用光纤布拉格光栅作为敏感元件的传感器,可对应力,温度,压力,加速度等多个外界量进行精确的检测.作为课题的关键器件,它的特性直接影响实验结 果. 本文系统阐述了光纤布拉格光栅的基本理论,包括:光纤光栅的分类,写入方法以及应用;利用耦合模理论分析了光纤布拉格光栅的光谱特性;分析了光纤布拉格光栅温度和应变的传感原理.通过温度传感实验,得出了与理论值较吻合的光纤布拉格光栅温度灵敏度系数. 设计了一种基于C型弹簧管的光纤布拉格光栅传感结构,以光纤布拉格光栅对应变敏感的特性以及C型压力弹簧管表面应力分析为理论基础,将光纤布拉格光栅粘贴 于C型压力弹簧管上的特定位置,将引入C型弹簧管的压力转化为光纤布拉格光栅中心波长的漂移量.通过压力传感实验,得到压力与光纤布拉格光栅中心波长漂移 量的线性关系式.同时,基于温度传感实验和压力传感实验,设计了光纤布拉格光栅温度补偿实验,验证了参考FBG温度补偿的方法. 论文的创新点是设计了一套新颖的基于C型弹簧管的光纤光栅压力传感实验系统;提出了一种新颖的基于C型弹簧管的光纤布拉格光栅粘贴方式,通过理论数据的推 导,并与其他粘贴方式进行比较,本文提出的方案使得压力传感灵敏度显著提高;温度补偿实验验证了参考FBG温度补偿法的可行性. 收起

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关键词：

光纤布拉格光栅；C型弹簧管；温度传感；应变传感；粘贴方式

学位级别：

硕士

DOI：

10.7666/d.y1810147

被引量：

1