温度光纤光栅传感器技术研究.pdf

西安理工大学
硕士学位论文
振动/温度光纤光栅传感器技术研究
姓名：贾艳丽
申请学位级别：硕士
专业：测试计量技术及仪器
指导教师：刘月明
20080301
论文题目：振动／温度光纤光栅传感器技术研究摘要学科专业：测试计量技术及仪器研究生：贾艳丽签名：指导教师：刘月明教授针对检测机械振动故障需要分析设备的机械振动频率、加速度等参数，本论文设计出一种振动／温度双参数光纤光栅传感器。该传感器具有抗电磁干扰、灵敏度高、动态范围大、体积小等优点，并能够有效地解决在工程结构中各种因素的互相影响及交叉敏感问题。本论文采用等强度悬臂梁进行振动传感测试，设计出一种基于长周期光纤光栅的新型解调系统。该系统可以实现温度与振动信号的解调，并能有效消除光源波动及外界环境干扰。系统测量范围达到：动态信号频率～铀俣萶拢露～温度分辨力为℃，加速度分辨力为Ｂ畚闹饕D谌莅ǎ樯芄庀斯庹ごǜ衅骷岸嗖问ǜ衅鞯挠τ眉胺⒄瓜肿础８攀龉庀斯庹せ敬ǜ原理及其基本特性、振动传感器基本原理，研究光纤光栅温度、振动传感特性，并介绍光治黾钢殖Ｓ霉庀斯庹そ獾鞣桨傅慕獾髟砑捌溆湃钡悖贸ぶ芷诠庀斯庹さ边缘滤波效应，设计出一种新型解调方案。详细介绍方案解调原理、光路设计，并理论计算出传感光强／痴癫ǔち槊舳取杓频惹慷攘菏秸穸ǜ衅鹘峁梗治稣穸哿壕蔡匦浴⒍匦约靶哿的固有频率等。根据系统测量要求，对悬臂梁尺寸进行优化设计。利用砑哉动悬臂梁固有频率进行仿真分析，验证理论计算的正确性。杓乒獾缱;坏缏贰⒙瞬ǖ缏贰⒉疃缏贰⑹莶杉缏贰⒍允镜缏返龋通过系统软件设计实现传感信号的检测与显示。笛檠芯抗庀斯庹ごǜ邢低车奈露却ǜ刑匦浴⒂Ρ浯ǜ刑匦浴⒄穸ǜ刑匦裕对实验结果进行分析。关键词：光纤布拉格光栅；振动传感；温度传感；长周期光纤光栅摘要纤光栅传感系统组成。
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论文作者签名：重．妇：导师签名：本人咝醢独创性声明学位论文使用授权声明啐厘丝论文作者签名：里垒虫泐缉口；月≥殄昕冢辉卵等秉承祖国优良道德传统和学校的严谨学风郑重申明：本人所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人的研究成果。与我一同工作的同志对本文所研究的工作和成果的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并已致谢。本论文及其相关资料若有不实之处，由本人承担一切相关责任在导师的指导下创作完成毕业论文。本人已通过论文的答辩，并已经在西安理工大学申请博士／硕士学位。本人作为学位论文著作权拥有者，同意授权西安理工大学拥有学位论文的部分使用权，即：已获学位的研究生按学校规定提交印刷版和电子版学位论文，学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的学位论文，可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索；为教学和科研目的，学校可以将公开的学位论文或解密后的学位论文作为资料在图书馆、资料室等场所或在校园网上供校内师生阅读、浏览。本人学位论文全部或部分内容的公布ǹ授权西安理工大学研究生部办理。Ｃ艿难宦畚脑诮饷芎螅视帽臼谌ㄋ得
制作成第一个光纤光栅一光纤布拉格光栅．丘髀耗窗口，所以写在瞪系墓庀斯庹ごǜ衅鞣祷氐男藕趴梢源涞酶叮透屎光纤光栅传感器的应用与发展现状自从年甇．等人首次报道了用氩离子激光器在锗硅光纤上用驻波持续曝光纤布拉格光栅的研究和应用引起了广泛关注，在传感领域中具有十分广泛的应用。随着光纤光栅制造技术的不断完善，应用成果的日益增长，光纤光栅已成为目前最具发展前途的光纤无源器件之一。光纤光栅自多年前被证明可以用于应变和温度测量以来，因其成本较低和复用能力强等特点，一直迅速发展‘。虽然光纤光栅传感器在性能和功能上还可以进一步改进，但光纤光栅传感器技术经过甑难蟹⒄迳舷衷谝丫咏墒欤壳叭嗣钦铝τ枋现光纤光栅传感器系统的低成本化及其他更多的潜在应用。主要应用领域有：笮透春喜牧虾突炷两峁菇】导嗖庥τ与用于大型复合材料和混凝土结构健康监测的传统电子应变测量传感器相比，应变传感器具有很多显著的优点，如抗电磁干扰，抗腐蚀性强，体积小，复用能力强，极限温度高，寿命长等优点，在大型复合或混凝土结构建筑施工期间及完工后的健康监测和撞击监测中具有很大的实用价值。自年第一次将ǜ衅髀袢牖费跏髦春喜牧和年埋入单个混凝土横梁以来Ⅲ，已经广泛用在了桥梁、矿山、舰船和飞机等结构的健康监测中。诘缌ひ抵械挠τ与其他光纤传感器一样，光纤光栅不受电磁场的影响，所以它很适合用于电力工业。除此以外，光纤光栅可以写在标准ㄐ殴庀松希捎．