光纤光栅压力温度传感器的研究

• 作 者: 邬华春
• 机 构: 西安石油大学
• 出 处: 西安石油大学
• 发表日期: 2010年期
• 关键词: 光纤光栅传感器 压力传感器 温度传感器 镍基合金 封装技术 增敏耦合 传输特性

温度、压力、流量、液位等是工程技术中重要的参数，本文基于光纤光栅对温度和应变直接敏感的特性，利用光纤光栅实现上述参量的传感进行了较为系统的研究。主要包括：光纤Bragg光栅的基本理论及温度、应变传感原理；光纤光栅温度压力双参量传感系统的优化设计；光纤光栅封装技术及高温、高压传感技术的应用研究；光纤光栅液位传感技术的实验研究；光纤光栅流量传感技术的实验研究。　　
首先，基于光纤光栅耦合模理论，分析了光在光纤光栅中传输的基本特性，以此为基础，建立了光纤光栅温度和应变的传感原理。　　
其次，在已有结构的基础上，对双参量传感系统进行了优化研究。　　
然后，从封装技术入手，重点对光纤光栅高温高压传感技术进行了增敏耦合、量程扩展、保护性封装等研究。设计了一种基于薄壁筒和悬臂梁的高温高压传感头，在0～315℃和0～20MPa的范围内进行了实验研究，并用于现场测试，实验及现场测试结果表明，采用镍基合金作为基底材料和优选的粘接剂制作的高温高压FBG传感器，能够适应井下特殊环境的要求，其综合性能较之低温、低压光纤光栅传感器有无法比拟的优势。　　
最后，设计制作了光纤光栅液位和流量传感器，并分别进行了实验研究，测试结果表明：其性能及技术指标均符合实际使用要求，可期待推广应用。