FBG温度增敏传感器及其监测系统软件设计

发布时间：2017-12-18 20:09

  本文关键词：FBG温度增敏传感器及其监测系统软件设计

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【摘要】：光纤Bragg光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)是一种波长调制型光纤传感器件,具有灵敏度高、体积小、结构简单、线性度好等优点,广泛应用于传感器领域。温度传感是光纤光栅传感器最主要和最直接的应用之一,随着光纤光栅的应用发展,对其温度特性的研究逐步成为热点。但是常规封装的光纤Bragg光栅温度灵敏性较低,不适合在一些高精度的条件下使用。首先,在分析FBG温度响应机理的基础上,设计了基于金属镀层和金属基底封装的两种形式的高灵敏度FBG温度传感器。金属封装是典型有效的FBG传感器温度增敏方法。针对金属基底封装方式,通过表贴式的工艺,将光纤光栅粘贴于热膨胀系数较大的不锈钢工件表面。针对金属镀层方式,在光纤光栅表面预处理和磁控溅射铜层的基础上,分别对光纤光栅电镀不同厚度的铜层、锡层及铜锡混合层。其次,对设计的两种传感器的性能分别进行了灵敏度、重复性、稳定性测试。实验结果表明,金属基底封装FBG温度传感器的灵敏度可达到裸光栅FBG温度传感器的3.5倍,可有效的实现对裸光栅的增敏,上行和下行温度实验也证明其重复性良好。金属镀层封装的FBG温度传感器效果最好的为电镀铜、锡混合层,其灵敏度可达到裸光栅FBG温度传感器的2.4倍,放置多天重复性温度测试数据表明,该传感器具有良好的重复性。最后,为便于实时在线反映待测对象的实际温度状况,并实现对监测数据的存储和预测分析,运用C++语言开展了涵盖数据采集,数据处理,实时显示,数据存储,报警提示等功能的软件设计工作。具体包括TCP/IP通信、数据采集、数据处理,实时数据显示,光谱数据显示及存储,历史数据查询及报警模块等。本课题设计的增敏方式能有效的提高FBG温度传感器灵敏度,满足对于高精度测试场的使用要求。同时,编写的上位机软件可实现对现场温度的预测分析,便于实际工程中的应用。为拓展和深化FBG温度传感器的使用和发掘FBG温度传感器的应用潜力奠定了方法和实验基础。
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TP212

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本文编号：1305445