基于DPXA的光纤压力传感及其在水压测量中的应用探究

发布时间：2017-12-12 16:45

  本文关键词：基于DPXA的光纤压力传感及其在水压测量中的应用探究

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【摘要】：基于分布式偏振串扰分析的保偏光纤传感作为一种新型的分布式光纤传感技术,由于在较大测量距离范围内具有较高空间分辨率和较高灵敏度等优点,受到了人们的广泛关注。本文对基于分布式偏振串扰分析的横向压力传感进行了较为深入的理论研究和实验研究,并对其在水压传感测量中的应用进行了初步探索研究。本文的主要内容和创新点如下:一、对横向压力与耦合强度之间的关系进行了理论研究和实验验证。随着横向压力的增大,耦合强度呈准周期性分布。本文给出了分布式横向压力传感带设计的指导性原则,即当横向压力作用方向与保偏光纤偏振主轴夹角成45°、力的作用长度为保偏光纤半拍长的奇数倍时,偏振串扰强度对横向压力最敏感。二、提出一种简单可靠的保偏光纤温度系数测量方法。测得商用保偏光纤(YOFC PM1017-A)的温度传感系数为-0.89μm/(℃·m)、温度-双折射系数为-7.65?10-7/℃,并通过理论研究得知,当环境温度上升65℃时,引起的偏振串扰强度测量误差可达~15%。三、提出一种有效的保偏光纤轴向应变-双折射系数的测量方法。测得商用保偏光纤(YOFC PM1017-A)的轴向应变-双折射系数为1.67?10-8/με,并通过理论研究得知,当光纤产生~2500με时,引起的偏振串扰强度测量误差可达~12%。四、提出了三种分布式光纤水压传感基带设计方案,并对水压测量进行了初步的探索研究。利用三种方案进行实验,分别将传感装置浸入水中,从水下10cm到水下190cm,从水下30cm到水下180cm,从距水面0cm到水下183cm的过程中,相应的偏振串扰强度的变化范围依次为-34dB~-19dB,-53dB~-30dB,-55dB~-41dB,表现出了良好的测量灵敏性。其中梯形压力片水压传感带的性能最佳,最具有应用潜质。
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TE357.1;TP212

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本文编号：1283235