本文關(guān)鍵詞：FBG溫度增敏傳感器及其監(jiān)測(cè)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

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【摘要】：光纖Bragg光柵(Fiber Bragg Grating,FBG)是一種波長(zhǎng)調(diào)制型光纖傳感器件,具有靈敏度高、體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、線性度好等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于傳感器領(lǐng)域。溫度傳感是光纖光柵傳感器最主要和最直接的應(yīng)用之一,隨著光纖光柵的應(yīng)用發(fā)展,對(duì)其溫度特性的研究逐步成為熱點(diǎn)。但是常規(guī)封裝的光纖Bragg光柵溫度靈敏性較低,不適合在一些高精度的條件下使用。首先,在分析FBG溫度響應(yīng)機(jī)理的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了基于金屬鍍層和金屬基底封裝的兩種形式的高靈敏度FBG溫度傳感器。金屬封裝是典型有效的FBG傳感器溫度增敏方法。針對(duì)金屬基底封裝方式,通過(guò)表貼式的工藝,將光纖光柵粘貼于熱膨脹系數(shù)較大的不銹鋼工件表面。針對(duì)金屬鍍層方式,在光纖光柵表面預(yù)處理和磁控濺射銅層的基礎(chǔ)上,分別對(duì)光纖光柵電鍍不同厚度的銅層、錫層及銅錫混合層。其次,對(duì)設(shè)計(jì)的兩種傳感器的性能分別進(jìn)行了靈敏度、重復(fù)性、穩(wěn)定性測(cè)試。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,金屬基底封裝FBG溫度傳感器的靈敏度可達(dá)到裸光柵FBG溫度傳感器的3.5倍,可有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)裸光柵的增敏,上行和下行溫度實(shí)驗(yàn)也證明其重復(fù)性良好。金屬鍍層封裝的FBG溫度傳感器效果最好的為電鍍銅、錫混合層,其靈敏度可達(dá)到裸光柵FBG溫度傳感器的2.4倍,放置多天重復(fù)性溫度測(cè)試數(shù)據(jù)表明,該傳感器具有良好的重復(fù)性。最后,為便于實(shí)時(shí)在線反映待測(cè)對(duì)象的實(shí)際溫度狀況,并實(shí)現(xiàn)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和預(yù)測(cè)分析,運(yùn)用C++語(yǔ)言開展了涵蓋數(shù)據(jù)采集,數(shù)據(jù)處理,實(shí)時(shí)顯示,數(shù)據(jù)存儲(chǔ),報(bào)警提示等功能的軟件設(shè)計(jì)工作。具體包括TCP/IP通信、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理,實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示,光譜數(shù)據(jù)顯示及存儲(chǔ),歷史數(shù)據(jù)查詢及報(bào)警模塊等。本課題設(shè)計(jì)的增敏方式能有效的提高FBG溫度傳感器靈敏度,滿足對(duì)于高精度測(cè)試場(chǎng)的使用要求。同時(shí),編寫的上位機(jī)軟件可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)溫度的預(yù)測(cè)分析,便于實(shí)際工程中的應(yīng)用。為拓展和深化FBG溫度傳感器的使用和發(fā)掘FBG溫度傳感器的應(yīng)用潛力奠定了方法和實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP212

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本文編號(hào)：1305445