FLRDS-FBG应变传感器研究

发布时间：2017-10-29 17:14

  本文关键词：FLRDS-FBG应变传感器研究

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【摘要】：腔衰荡光谱技术因其具有不受光源波动影响、吸收光程长的优点受到了研究者的普遍关注。然而,腔衰荡光谱技术对两个反射镜的要求极高,限制了其在传感领域广泛应用。近年来,人们在腔衰荡光谱技术的基础上提出了光纤环形腔衰荡光谱技术。光纤环形腔衰荡光谱技术集腔衰荡光谱技术和光纤传感技术的优点于一身,是一种极具潜能的新型光纤传感器技术。本文将光纤环形腔衰荡光谱技术与FBG相结合,提出了一种基于光纤环形腔衰荡光谱技术和双FBG的应变传感器,并对其进行了理论分析和实验验证。本论文的具体研究内容如下:(1)制定了基于光纤环形腔衰荡光谱技术和双FBG的应变传感方案,对其进行了理论分析。分析了脉冲光衰荡信号的产生条件与光纤环形腔长度、脉冲宽度、光路损耗及光电探测器灵敏度之间的关系,分析了传感器温度自动补偿原理及光纤环形腔衰荡光谱技术衰荡时间随FBG应变的关系。(2)搭建了光纤环形腔衰荡光谱技术的FBG应变传感实验系统,研究了脉冲光衰荡谱产生条件与系统各参量之间的关系。通过控制环形腔长度、脉冲宽度、耦合器分光比、掺饵光纤放大器光放大参数等参量获得光脉冲衰荡信号,利用Matlab软件编对实验数据进行了寻峰和拟合处理,得到了脉冲光衰荡时间随环形腔损耗之间的关系。此外,研究了光电探测器在环形腔内不同位置对脉冲光衰荡谱首个脉冲能量的影响,给出了光电探测器的最佳放置位置。(3)实验研究了光纤环形腔衰荡光谱技术的FBG应变传感器的脉冲光衰荡时间随应变和温度的变化关系。此外,将FBG放在不同的温度下,验证了传感器的温度自动补偿效果。
【关键词】：光纤环形腔衰荡光谱技术 脉冲能量 光栅应变 衰荡时间
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP212
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-16
• 1.1 课题背景及研究目的和意义10-11
• 1.2 CRDS技术及FLRDS技术的研究进展11-14
• 1.2.1 CRDS技术的研究进展11-13
• 1.2.2 FLRDS技术的研究进展13-14
• 1.3 本论文的主要研究内容14-16
• 第2章 腔衰荡光谱技术的原理16-26
• 2.1 引言16
• 2.2 光纤光栅传感原理16-20
• 2.2.1 光栅应变传感原理18-19
• 2.2.2 光栅温度传感原理19-20
• 2.3 腔衰荡光谱技术20-24
• 2.3.1 朗伯-比尔定律20-21
• 2.3.2 腔衰荡技术基本原理21-24
• 2.3.3 CRDS技术的优缺点24
• 2.4 光纤环形腔衰荡光谱技术24-25
• 2.4.1 FLRDS技术基本原理24-25
• 2.4.2 FLRDS技术的优势25
• 2.5 本章小结25-26
• 第3章 FLRDS-FBG应变传感方案分析26-31
• 3.1 引言26
• 3.2 FLRDS-FBG应变传感方案26-28
• 3.3 匹配FBG选用方案28
• 3.4 脉冲光衰荡时间与应变关系分析28-30
• 3.4.1 匹配解调应力情况分析28-29
• 3.4.2 传感FBG应变与衰荡时间关系理论分析29-30
• 3.5 本章小结30-31
• 第4章 FLRDS-FBG应变传感实验研究31-43
• 4.1 引言31
• 4.2 衰荡信号脉冲能量分析31-35
• 4.2.1 探测器位置对衰荡信号首个脉冲能量的影响31-32
• 4.2.2 光电探测器频率对脉冲能量影响32-33
• 4.2.3 脉冲宽度对脉冲能量影响33-34
• 4.2.4 掺饵光纤放大器对脉冲能量影响34-35
• 4.3 FLRDS-FBG实验系统稳定性实验35-37
• 4.3.1 FLRDS技术空腔实验系统稳定性35-36
• 4.3.2 FLRDS-FBG应变实验系统稳定性36-37
• 4.4 FLRDS-FBG应变传感实验37-41
• 4.5 FLRDS-FBG温度补偿研究41-42
• 4.6 本章小结42-43
• 结论43-44
• 参考文献44-50
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文50-51
• 致谢51

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

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2 刘钦朋;乔学光;贾振安;王向宇;李婷;;光纤Bragg光栅传感原理及增敏技术[J];光电子技术与信息;2006年03期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

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2 王志国;光纤Bragg光栅应变检测技术研究[D];南京理工大学;2011年

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本文编号：1113902