本文關鍵詞：光纖測溫技術在低溫領域的應用研究

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【摘要】：高溫超導電纜的實時溫度監(jiān)控對安全運行具有重大意義,而其高壓大電流的運行環(huán)境對傳統(tǒng)的低溫傳感器如PT100有較大的電磁干擾,影響測量準確度。而光纖測溫技術具有抗電磁干擾、耐高壓、可實現(xiàn)空間連續(xù)測量的優(yōu)良特性,為了將它用于高溫超導電纜的溫度監(jiān)測,有必要研究它在低溫下的測溫性能。本文針對應用最廣泛的光纖Bragg光柵溫度傳感器和后向拉曼散射分布式光纖溫度傳感器進行了低溫性能的研究,主要工作內容和成果如下:(1)利用裸光纖Bragg光柵和兩種涂覆不同材料的光纖Bragg光柵分別在77K-296K范圍內測量溫度變化,得到它們的波長-溫度曲線,并通過對比,分析涂覆材料對Bragg光柵在低溫下測溫性能的影響。(2)利用涂覆層相同,封裝不同的三種光纖Bragg光柵傳感器進行77K-296K范圍內的測溫實驗,得到它們的波長-溫度曲線以及封裝方式對光纖Bragg光柵在低溫下測溫性能影響的實驗數(shù)據(jù)。(3)設計了可以使待測溫度平穩(wěn)變化以便進行溫度標定的實驗樣品和隔熱裝置,從上述實驗過程中選擇一種在低溫下測溫性能最好的光纖Bragg光柵進行低溫標定實驗,并對其波長-溫度曲線進行Origin擬合,得到可以實用的標定方程。(4)用分布式光纖測溫系統(tǒng)進行了77K-296K的測溫實驗,并用PT100鉑電阻溫度傳感器做參照,通過對比兩種傳感器測得的低溫下的溫度數(shù)據(jù),并與理論計算結果進行比較,證明了分布式光纖測溫系統(tǒng)能夠在低溫環(huán)境下進行溫度監(jiān)測,并具有較好的準確度和穩(wěn)定性。本文的研究表明在光柵表面涂覆特殊材料可以大大提高光纖Bragg光柵的低溫測溫靈敏度,為光纖Bragg光柵低溫性能的改善找到了解決途徑。通過實驗證明了分布式光纖傳感器用于低溫環(huán)境的溫度監(jiān)控具有可行性和可靠性,為其用于高溫超導電纜的溫度監(jiān)控提供了依據(jù)。
【關鍵詞】：低溫 光纖Bragg光柵 分布式光纖 高溫超導電纜
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP212;TM249.7
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 1 緒論9-16
• 1.1 傳統(tǒng)溫度傳感器在高溫超導電纜溫度監(jiān)控中的困難9
• 1.2 光纖傳感技術介紹9-11
• 1.3 光纖溫度傳感器11-13
• 1.4 光纖溫度傳感器對高溫超導電纜溫度監(jiān)控的適用性13
• 1.5 國內外研究現(xiàn)狀13-14
• 1.6 本文主要工作內容14-16
• 2 光纖Bragg光柵在低溫下的測溫性能研究16-34
• 2.1 光纖Bragg光柵16-17
• 2.2 光纖Bragg光柵測溫原理17-19
• 2.3 低溫環(huán)境對光纖Bragg光柵傳感器的影響及解決方法19-21
• 2.4 涂覆層對光纖Bragg光柵在低溫下的測溫性能影響實驗21-29
• 2.5 封裝對光纖Bragg光柵在低溫下的測溫性能影響實驗29-34
• 3 光纖Bragg光柵波長-溫度曲線低溫標定實驗34-42
• 3.1 實驗設備34-37
• 3.2 實驗過程37
• 3.3 實驗結果37-39
• 3.4 波長-溫度曲線擬合39-42
• 4 分布式光纖測溫系統(tǒng)在低溫下的性能研究42-58
• 4.1 分布式光纖測溫系統(tǒng)的理論基礎42-46
• 4.2 AP-Sensing分布式光纖測溫系統(tǒng)介紹46-48
• 4.3 低溫下的分布式光纖測溫實驗48-58
• 5 總結與展望58-60
• 致謝60-61
• 參考文獻61-64

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本文編號：551804