一种微型FBG压力传感器的设计研究

论文摘要

在地下工程施工中,对地质灾害的实时监测与预测已经成为一个亟待解决的科技难题。光纤光栅传感技术的不断发展为解决该难题提供了可行的途径,尽管光纤光栅具有体积小、重量轻、传感器结构设计灵活等优越性,但光纤光栅也有着弯折角度不宜过小、结构脆弱易断、粘贴工艺精度要求高等缺点,所以,研制一种可以置于很小的空间的或埋入式的对压力进行测量的微型光纤光栅压力传感器是一项具有挑战性的工作。本论文针对光纤布拉格光栅(FBG:Fiber Bragg Grating)为敏感基元,研制了一种微型光纤光栅压力传感器。主要工作包括：(1)综述了FBG压力传感器的研究背景及其发展现状。(2)理论研究了FBG压力传感模型,并对其应力—温度交叉敏感问题进行了较系统的理论研究。(3)设计并提出了一种微型光纤光栅压力传感器结构,对其设计理论依据进行了详细的论述。(4)搭建了实验系统,并对传感器进行了实验研究。(5)微型压力传感器,最小直径3cm,可测量固体压力,气体压力和液体压力等,最大量程为15Mp,精度为1.271nm/MPa。(6)设计了一套解调速率快、精确度高的传感网络解调系统。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 课题研究的背景与意义
• 1.2 光纤Bragg光栅压力传感器的国内外研究现状
• 1.3 光纤光栅的应用
• 1.4 本论文研究的主要内容
• 2 光纤Bragg光栅传感理论基础
• 2.1 光纤布拉格光栅的光学特性
• 2.2 光纤布拉格光栅传感模型分析
• 2.3 应变温度传感中交叉敏感问题解决方案
• 2.4 本章小结
• 3 微型FBG压力传感器的设计思路
• 3.1 微型FBG压力传感器的设计原则
• 3.2 微型FBG应变传感器的关键问题研究
• 3.3 光纤光栅压力传感器的安装
• 3.4 常见FBG压力传感器的比较
• 3.5 本章小结
• 4 微型FBG压力传感实验研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验系统组成及实验方法
• 4.3 传感器的特性分析与技术指标
• 4.4 光纤Bragg光栅压力传感器设计
• 4.5 本章小结
• 5 光纤光栅网络解调系统设计与实现
• 5.1 FBG传感网络的波分复用技术
• 5.2 FFP-TF的解调原理
• 5.3 光纤光栅网络解调系统研究
• 5.4 FBG峰判别
• 5.5 传感网络系统性能分析
• 5.6 本章小结
• 总结与展望
• 致谢
• 攻读硕士期间主要成果
• 参考文献