光纖光柵傳感技術是在光纖通訊技術的基礎上發(fā)展起來的一種光纖傳感技術,其原理是基于外界物理參量對光纖布拉格波長的調制來獲取傳感信息。相比于光纖通訊技術的大紅大紫,光纖光柵傳感技術則是方興未艾。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、不受化學腐蝕影響、易于與光纖耦合通信、靈敏度高等優(yōu)點引起了世界范圍內專家和學者們的廣泛關注。到目前為止,光纖光柵傳感器已在土木結構質量檢測、飛機燃料存儲箱監(jiān)測、航天飛機監(jiān)測、醫(yī)學影像檢測、礦井油井溫度檢測等領域進行了廣泛的應用,也取得了一定的成績,且仍有廣大的應用前景和發(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用,旨在實現石油鉆探作業(yè)時,鉆進過程中鉆頭附近井筒溫度的實時采集。以便于在鉆探錄井時,結合井筒壓力等其它實時采集的錄井參數,有效預警井噴、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、解調系統三者分離的狀態(tài),且解調裝置往往體積較大,難以滿足隨鉆測量的現場要求。本文針對現有光纖光柵傳感器的這些缺點,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電... 

【文章來源】：長江大學湖北省

【文章頁數】：89 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

光纖的結構

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，其物理結構見圖 2-1。光纖中的布拉格光柵相當于在光纖內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部寫入布拉格光柵，是因為在光纖中摻雜了具有光敏特性的雜質，一般會摻雜鍺原子。當使用紫外線照射摻雜有鍺原子的光纖時，達到一定條件后，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，其物理結構見圖 2-1。光纖中的布拉格光柵相當于在光纖內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部寫入布拉格光柵，是因為在光纖中摻雜了具有光敏特性的雜質，一般會摻雜鍺原子。當使用紫外線照射摻雜有鍺原子的光纖時，達到一定條件后，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過光纖布拉格光柵反射和透射的光曲線。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于GPON的光纖光柵傳感信號接入節(jié)點研究[J]. 王玉寶,劉春苗.  傳感器與微系統. 2013(02)
[2]井下溫度壓力信息采集技術[J]. 邵立民.  石油工業(yè)計算機應用. 2012(04)
[3]基于應變的多模光纖可調諧光纖濾波器設計[J]. 彭石軍,劉亞南,薛金來,張安娜,張建中.  中國激光. 2011(05)
[4]國外智能完井技術介紹[J]. 阮臣良,朱和明,馮麗瑩.  石油機械. 2011(03)
[5]光纖通信技術與光纖傳輸系統的分析與探討[J]. 張涵.  科技創(chuàng)新導報. 2011(01)
[6]國外生產測井新技術[J]. 武磊.  內蒙古石油化工. 2010(21)
[7]新型光纖光柵水聲傳感器的研究[J]. 楊劍,趙勇,倪行潔.  光學學報. 2007(09)
[8]一種新穎封裝的耐高溫光纖Bragg光柵溫度傳感器[J]. 禹大寬,喬學光,賈振安,孫安,王敏.  光子學報. 2006(02)
[9]光纖光柵智能混凝土材料與結構試驗技術的研究[J]. 姜德生,信思金.  中國水泥. 2004(08)
[10]油田測試中的光纖傳感技術[J]. 童茂松,彭會忠,杜國同.  光纖與電纜及其應用技術. 2004(01)



本文編號：3012709