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光纤光栅高温高压传感技术的研究

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第一章绪论

1.1光纤光栅传感技术背景

1.2光纤光栅传感技术国内外现状

1.2.1光纤光栅的发展概况

1.2.2光纤光栅的类型

1.2.3国内外研究概况

1.3光纤光栅传感技术在石油行业的应用

1.4本论文研究的目的和意义

1.5课题的来源及背景

1.6本论文的主要工作

第二章光纤布拉格光栅传感理论

2.1光纤布拉格光栅耦合模理论

2.1.1光纤布拉格光栅特性

2.1.2耦合模理论

2.2光纤布拉格光栅传感原理

2.2.1温度传感

2.2.2应变传感

2.2.3压力传感

2.2.4温度应变的交叉敏感

2.3小结

第三章光纤布拉格光栅传感增敏技术研究

3.1温度传感增敏

3.1.1普通光纤光栅温度特性

3.1.2光纤材料增敏技术

3.1.3封装实现增敏

3.2压力传感增敏

3.2.1基于弹性敏感元件增敏

3.2.2一种压力传感器的实验研究

3.3小结

第四章光栅布拉格光栅高温高压区分测量技术研究

4.1高温光纤光栅温度压力特性研究

4.2温度应变区分测量技术

4.2.1双光纤光栅法

4.2.2单光纤光栅法

4.2.3一种温度压力区分测量方法的研究

4.3高温高压传感实验研究

4.3.1模型设计及理论分析

4.3.2实验及结果分析

4.4小结

第五章总结及展望

5.1工作总结

5.2展望

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

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摘要

本文对光纤光栅高温高压传感技术进行了系统的研究,主要内容包括:光纤光栅基本传感理论;光纤光栅温度压力增敏技术;光纤光栅温度压力区分测量技术;光纤光栅高温高压传感器的实验研究。
   首先,简要地阐述了光纤光栅传感技术产生的背景,光纤光栅传感技术的国内外发展现状及其在石油工业中的应用;分析了光纤布拉格光栅的耦合模理论;并讨论了光纤光栅温度、应变和压力传感原理。
   其次,分析了光纤光栅温度和压力的增敏方法,在此基础上提出一种基于弹簧管和悬臂梁的光纤光栅压力传感器,这种传感器具有温度的自补偿作用。实验结果表明,在0~6MPa的压力测量范围内,所得到的压力灵敏度为0.3436nm/MPa。
   最后,对光纤光栅的温度压力区分测量方法进行了研究,并提出了一种基于双光纤光栅的温度压力区分测量方案,利用对薄壁圆筒的壁厚进行特殊设计,实现了在0~5MPa的压力范围和0~100℃温度范围的灵敏度分别为5×10-5/MPa、0.0311nm/℃。同时,设计了一种光纤光栅高温高压传感器,通过将等强度悬臂梁和圆筒的有机结合,采用单光纤光栅实现了在范围0~250℃、0~30MPa内,具有0.0131nm/℃和0.0121nm/MPa的灵敏度。

著录项

  • 作者

    陈懿;

  • 作者单位

    西安石油大学;

  • 授予单位 西安石油大学;
  • 学科 测试计量技术及仪器
  • 授予学位 硕士
  • 导师姓名 乔学光,贾振安;
  • 年度 2010
  • 页码
  • 总页数
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 中文
  • 中图分类 TP212.14;
  • 关键词

    光纤光栅高温高压传感技术; 高温温度; 增敏方法;

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