光纖傳感器已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于建筑橋梁、生物醫(yī)學(xué)、石油石化等眾多領(lǐng)域,近年來更是以日新月異的發(fā)展態(tài)勢深入到工業(yè)生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)中去。本文針對石油井下高溫高壓環(huán)境,利用光纖光柵與光纖法珀腔級聯(lián)結(jié)構(gòu)研制溫度壓力雙參量一體化測量光纖傳感系統(tǒng)。主要研究內(nèi)容有如下四個方面:溫度壓力傳感器基本理論與傳感原理;溫度壓力傳感器的制作、封裝與性能優(yōu)化;溫度壓力傳感信號分析與處理;溫度壓力傳感器高溫、高壓測試試驗(yàn)。本文首先回顧了光纖傳感的歷史和發(fā)展,著種調(diào)研了溫度壓力雙參數(shù)光纖傳感器的國內(nèi)外研究和應(yīng)用進(jìn)展,說明了石油井下溫度壓力傳感器的應(yīng)用前景。之后根據(jù)本文提出的傳感器的特殊結(jié)構(gòu)分別對光纖光柵和法珀腔壓力傳感器做了基本的原理分析,論證光纖光柵作為溫度壓力傳感器溫度敏感單元以及法珀腔作為壓力敏感單元的傳感原理。深入地對法珀腔的不同制作方式做出對比分析,確定了最合適的法珀腔制作方法。并通過實(shí)驗(yàn),提出一種優(yōu)化法珀干涉儀反射光譜的方法。在對傳感器的封裝方面,針對井下惡劣的環(huán)境,利用高溫光纖、鋼管、法蘭和波紋管作為封裝材料,可以很好地保護(hù)光纖不受外力破壞。接著,針對本溫壓傳感器的特殊光譜提出一種溫度、壓力雙參數(shù)解調(diào)方法,... 

【文章頁數(shù)】：86 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 光纖傳感技術(shù)研究背景
    1.2 光纖布拉格光柵溫度傳感器的研究進(jìn)展
    1.3 光纖法布里-珀羅壓力傳感器的研究進(jìn)展
    1.4 井下溫度壓力一體化測量光纖傳感器的研究現(xiàn)狀
    1.5 本課題的研究意義及主要研究內(nèi)容
        1.5.1 本課題研究意義
        1.5.2 本課題主要研究內(nèi)容
第2章 溫度壓力一體化測量光纖傳感器總體方案設(shè)計
    2.1 技術(shù)目標(biāo)
    2.2 溫度壓力光纖傳感器制備
    2.3 溫度壓力光纖傳感器封裝
    2.4 溫度壓力光纖傳感器信號解調(diào)
        2.4.1 波長解調(diào)原理
        2.4.2 尋峰算法
    2.5 信號解調(diào)軟件設(shè)計
    2.6 小結(jié)
第3章 光纖法布里-珀羅傳感器原理及制備技術(shù)
    3.1 光纖法布里-珀羅干涉儀原理分析
        3.1.1 光纖法布里-珀羅干涉儀原理
        3.1.2 自由光譜范圍
        3.1.3 法布里-珀羅傳感器壓力靈敏度分析
    3.2 光纖法布里-珀羅傳感器制備技術(shù)
        3.2.1 電弧放電制備法布里-珀羅壓力傳感器
        3.2.2 石英薄膜轉(zhuǎn)移法制備法布里-珀羅壓力傳感器
        3.2.3 光纖端面研磨法制備法布里-珀羅壓力傳感器
        3.2.4 法布里-珀羅壓力傳感器技術(shù)方案選型
    3.3 光纖法布里-珀羅傳感器傳感特性研究
        3.3.1 壓力傳感特性研究
        3.3.2 溫度傳感特性研究
    3.4 光纖法布里-珀羅傳感器性能優(yōu)化
    3.5 本章小結(jié)
第4章 光纖布拉格光柵傳感原理及其制備技術(shù)
    4.1 光纖布拉格光柵傳感原理分析
        4.1.1 光纖光柵溫度傳感原理
        4.1.2 光纖光柵軸向應(yīng)變傳感原理
        4.1.3 光纖光柵壓力傳感原理
    4.2 光纖光柵制作
        4.2.1 紅外飛秒激光相位掩模板寫制光纖光柵
        4.2.2 紫外飛秒激光相位掩模板制備光纖光柵
        4.2.3 光纖光柵溫度傳感器技術(shù)方案選型
    4.3 光纖光柵溫度測試
    4.4 本章小結(jié)
第5章 溫度壓力一體化測量光纖傳感器測試實(shí)驗(yàn)
    5.1 測試系統(tǒng)搭建
        5.1.1 溫壓測試系統(tǒng)
        5.1.2 溫度標(biāo)定裝置
        5.1.3 信號解調(diào)系統(tǒng)
    5.2 傳感器測試實(shí)驗(yàn)
        5.2.1 溫度響應(yīng)測試
        5.2.2 壓力響應(yīng)測試
        5.2.3 交叉敏感問題
    5.3 小結(jié)
第6章 總結(jié)和展望
參考文獻(xiàn)
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間的研究成果



本文編號：3664236