论文题目: 基于荧光光纤光栅的应变与温度同时测试技术
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械设计及理论
作者: 孙伟民
导师: 苑立波
关键词: 同时测量,应变,温度,荧光传感器,光纤光栅
文献来源: 哈尔滨工程大学
发表年度: 2005
论文摘要: 光纤光栅作为一种重要的光子学器件,在光纤通信及光纤传感等领域均获得了非常广泛的应用。根据实际应用领域及应用环境的不同,人们设计了各种不同结构、不同性能的光纤光栅,也发展了各种各样的光纤光栅制作与解调技术。光纤光栅可以进行应变、温度、压力、位移、浓度等多种物理及化学参量的测试,已经成为各种智能结构的重要组成部分。光纤光栅的这种多重敏感性导致了多参量的交叉敏感问题,尤其是在工程实践中经常遇到的温度与应变的交叉敏感问题。应变检测是光纤光栅传感器应用最为活跃的领域,而在实际测试环境中,温度对应变测量的影响是不可避免的。人们尝试了多种手段来实现温度与应变的分离。 光纤荧光传感器广泛应用于温度测量、浓度检测及pH值检测等领域,其传感参量包括荧光强度、荧光强度比和荧光寿命等。其中荧光寿命测量方法由于与泵浦光强度无关,又不需要昂贵的窄带滤波片,是一种非常有效的检测手段。 本文使用了一种结合了光纤光栅与荧光光纤传感器优点的新型光子学器件——荧光光纤光栅进行温度及应变的同时测量。在理论及实践方面主要从事了以下几个方面的研究: (1)本文在讨论几种常见的光纤光栅传光理论的基础上,对荧光光纤光栅的传光理论进行了讨论,尤其对合一式荧光光纤光栅提出了一种新的理论分析方法——荧光叠代法,并给出了仿真结果。 (2)本文在比较了各种光纤光栅制作方法的基础上,提出了采用连接荧光光纤与光纤光栅或采用在载氢荧光光纤上刻制光纤光栅的方法制作荧光光纤光栅的实验方案,并实际制作了几种不同结构的荧光光纤光栅用于温度及应变同时测量。
论文目录:
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第1章 绪论
1．1 光纤光栅的诞生
1．2 光纤光栅传感器的应用领域
1．2．1 光纤光栅传感器在应变检测中的应用
1．2．2 光纤光栅传感器在温度测量领域中的应用
1．2．3 光纤光栅传感器在其它领域中的应用
1．3 光纤光栅应变、温度同时检测技术研究现状
1．3．1 利用双布拉格光纤光栅测量系统进行变量分离
1．3．2 长短光纤光栅组合系统实现变量分离
1．4 荧光传感器研究现状
1．5 荧光光纤光栅的传感应用
第2章 光纤光栅传光及传感理论
2．1 光纤光栅种类
2．2 布拉格光纤光栅
2．3 长周期光纤光栅
2．4 惆啾光纤光栅
2．5 切趾光纤光栅
2．6 荧光光纤光栅
2．6．1 级连式荧光光纤光栅光谱分析
2．6．2 间互式荧光光纤光栅光谱分析
2．6．3 合-式荧光光纤光栅光谱分析
2．7 光纤光栅对温度及应变响应分析
2．7．1 光纤光栅温度响应
2．7．2 光纤光栅应变响应
2．8 本章小结
第3章 各种光纤光栅制作方法比较及荧光光纤光栅制作研究
3．1 光纤光栅制作方法综述
3．1．1 光敏光纤的制备
3．1．2 制作光纤光栅所用的光源
3．1．3 布拉格光纤光栅(Fiber Bragg Grating)的制作
3．1．4 长周期光纤光栅(Long Period Fiber Grating)的制作
3．1．5 啁啾光纤光栅(Chirped Fiber Grating)的制作
3．1．6 切趾光纤光栅(Apodized FBG)的制作
3．2 荧光光纤光栅的制作
3．2．1 荧光光纤光栅的制作系统及设计方案
3．2．2 荧光光纤光栅耐温测试及退火处理
3．2．3 荧光光纤光栅测试样品及对应光谱特性
3．3 本章小结
第4章 荧光寿命的测量方法研究
4．1 荧光温度测量系统及其应用领域
4．2 荧光寿命测试方法研究现状
4．3 荧光寿命的快速傅里叶变换(FFT)拟合法
4．3．1 拟合理论
4．3．2 随机误差的影响
4．3．3 本底信号的影响
4．4 荧光衰减曲线修正方法研究
4．4．1 荧光衰减曲线修正的必要性
4．4．2 荧光衰减曲线修正方法
4．5 加权对数(Weighted log-fit)拟合方法
4．5．1 拟合理论
4．5．2 计算机仿真、实验与结果
4．6 本章小结
第5章 荧光光纤光栅用于温度应变同时测量
5．1 实验测量系统
5．2 测试样品及光谱
5．3 荧光光纤光栅温度、应变同时测量原理
5．4 实验数据及分析
5．4．1 样品1的测试结果
5．4．2 样品2的测试结果
5．4．3 样品3的测试结果
5．4．4 样品4的测试结果
5．4．5 测量数据汇总及实验偏差的分析
5．4．6 荧光光纤光栅测试系统有效性说明
5．5 本章小结
结论与展望
参考文献
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发布时间: 2005-10-21
参考文献
- [1].Chirped光纤光栅和tilted光纤光栅的制作及应用研究[D]. 赵志勇.吉林大学2004
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- [3].光纤光栅调谐技术、应用及宽带可调谐掺铒光纤激光器研究[D]. 董新永.南开大学2002
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- [5].光纤光栅及其在传感领域中应用的研究[D]. 余有龙.南开大学1999
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