光纖光柵傳感技術(shù)是在光纖通訊技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種光纖傳感技術(shù),其原理是基于外界物理參量對光纖布拉格波長的調(diào)制來獲取傳感信息。相比于光纖通訊技術(shù)的大紅大紫,光纖光柵傳感技術(shù)則是方興未艾。自1989年首次使用光纖光柵傳感器以來,光纖光柵傳感器因其探頭小、不受電磁干擾、不受化學(xué)腐蝕影響、易于與光纖耦合通信、靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)引起了世界范圍內(nèi)專家和學(xué)者們的廣泛關(guān)注。到目前為止,光纖光柵傳感器已在土木結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測、飛機(jī)燃料存儲箱監(jiān)測、航天飛機(jī)監(jiān)測、醫(yī)學(xué)影像檢測、礦井油井溫度檢測等領(lǐng)域進(jìn)行了廣泛的應(yīng)用,也取得了一定的成績,且仍有廣大的應(yīng)用前景和發(fā)展?jié)摿�。本文主要研究光纖光柵傳感器在隨鉆測量中的應(yīng)用,旨在實(shí)現(xiàn)石油鉆探作業(yè)時,鉆進(jìn)過程中鉆頭附近井筒溫度的實(shí)時采集。以便于在鉆探錄井時,結(jié)合井筒壓力等其它實(shí)時采集的錄井參數(shù),有效預(yù)警井噴、井漏等鉆井安全事故,提高石油鉆探作業(yè)的安全性。目前市場上存在的光纖光柵傳感器多為寬帶光源、傳感器、解調(diào)系統(tǒng)三者分離的狀態(tài),且解調(diào)裝置往往體積較大,難以滿足隨鉆測量的現(xiàn)場要求。本文針對現(xiàn)有光纖光柵傳感器的這些缺點(diǎn),對光纖布拉格光柵溫度傳感器的寬帶光源、溫度傳感和波長解調(diào)電... 

【文章來源】：長江大學(xué)湖北省

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

光纖的結(jié)構(gòu)

第 2 章 光纖布拉格光柵溫度傳感器2.1 光纖布拉格光柵傳感原理光纖布拉格光柵是一種具有窄帶濾波能力的反射型光無源器件，其物理結(jié)構(gòu)見圖 2-1。光纖中的布拉格光柵相當(dāng)于在光纖內(nèi)放置了窄帶反射或透射濾波器，也可以類比為反射鏡。之所以能夠在光纖內(nèi)部寫入布拉格光柵，是因?yàn)樵诠饫w中摻雜了具有光敏特性的雜質(zhì)，一般會摻雜鍺原子。當(dāng)使用紫外線照射摻雜有鍺原子的光纖時，達(dá)到一定條件后，被照射到的摻雜有鍺原子的光纖的折射率將會發(fā)生變化，就會在纖芯中形成一個光柵。將紫外線按照一定方式排列成空間干涉條紋對纖芯進(jìn)行照射，就可以形成沿軸心方向周其分布的空間相位光柵，也稱之為立體折射率光柵，這樣方式形成的光纖布拉格光柵的反射率能達(dá)到 90%以上，且?guī)捫∮?00MHz[51,52,53]。被反射的光的中心波長稱之為布拉格波長，布拉格波長之外的光譜則不會被反射，會順著光纖布拉格光柵透射出去。圖 2-2 為輸入的寬帶光以及經(jīng)過光纖布拉格光柵反射和透射的光曲線。

第 2 章 光纖布拉格光柵溫度傳感器2.1 光纖布拉格光柵傳感原理光纖布拉格光柵是一種具有窄帶濾波能力的反射型光無源器件，其物理結(jié)構(gòu)見圖 2-1。光纖中的布拉格光柵相當(dāng)于在光纖內(nèi)放置了窄帶反射或透射濾波器，也可以類比為反射鏡。之所以能夠在光纖內(nèi)部寫入布拉格光柵，是因?yàn)樵诠饫w中摻雜了具有光敏特性的雜質(zhì)，一般會摻雜鍺原子。當(dāng)使用紫外線照射摻雜有鍺原子的光纖時，達(dá)到一定條件后，被照射到的摻雜有鍺原子的光纖的折射率將會發(fā)生變化，就會在纖芯中形成一個光柵。將紫外線按照一定方式排列成空間干涉條紋對纖芯進(jìn)行照射，就可以形成沿軸心方向周其分布的空間相位光柵，也稱之為立體折射率光柵，這樣方式形成的光纖布拉格光柵的反射率能達(dá)到 90%以上，且?guī)捫∮?00MHz[51,52,53]。被反射的光的中心波長稱之為布拉格波長，布拉格波長之外的光譜則不會被反射，會順著光纖布拉格光柵透射出去。圖 2-2 為輸入的寬帶光以及經(jīng)過光纖布拉格光柵反射和透射的光曲線。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3012709