光纤光栅风力计研究-物理电子专业论文.docxVIP

Study On Optical Fiber Bragg Grating Based Anemometers By Xinhuai Wang A Dissertation Submitted to China Jiliang University In partial fulfillment of the requirement For the degree of Master of Engineering China Jiliang University June,2015 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得 中国计量学院 或其他教育机构的 学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均 已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 中国计量学院 有关保留、使用学位论文的 规定。特授权 中国计量学院 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，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借 阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（必威体育官网网址的学位论 文在解密后适用本授权说明） 学位论文作者签名： 导师签名： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 中图分类 TP212.1 学校代码 10356 UDC 535 密级 公开 致 谢 时光荏苒，转眼硕士研究生生涯已接近尾声，在这即将完成学业踏出校门 之际，我要衷心感谢那些曾经关心和帮助过我的人。 首先要感谢我的导师董新永研究员。在我攻读硕士学位期间，董老师在学 习上和生活上给予了我很多的指导、关怀和帮助。从论文最初的选题到研究工 作的展开直至最终论文的完成，都离不开董老师的悉心指导。董老师严谨的治 学态度、渊博的知识、敏锐的洞察力、开阔的思维以及对待科研教育认真负责、 不断追求创新的态度，都使我受益匪浅，董老师朴实谦和的人格风范更是我终 生学习的榜样。谨此向董新永老师致以最崇高的敬意和最衷心的感谢! 另外要感谢赵春柳、倪凯、李裔、孙彩霞、鄂非、张传亮、陈驹等老师在 生活中和学习上给我所提供的各种帮助。感谢我的同窗好友朱英昊、赖立群、 郑杨子、袁俊伟、王鹿鹿、王超、牛荦等同学，感谢我的师兄周文俊、胡朋兵、 钟川、郑杰、孟庆强、齐亮，师姐周艳，綦菲、辛奕，师妹杨菁怡、师弟朱磊 等师兄（弟）师姐（妹）在我生活和学习上给予鼓励、支持和帮助，整个硕士 阶段学习的顺利完成与大家的共勉互助是分不开的。 还要感谢浙江省计量科学研究院的胡朋兵师兄和朱文君师姐，没有你们的 帮助和支持，我也无法这么顺利地完成研究生的科研工作。 最后我要特别感谢我的父母在研究生阶段对我的关心和支持，使我得以顺 利完成学业。同时也对曾给予我帮助和关心的老师、同学和亲戚朋友表示衷心 的感谢! 由于作者水平有限，论文所存纰漏和不足之处，诚望读者给予批评指正！ I I 光纤光栅风力计研究 摘要：基于光纤的传感器相比传统的传感器有很多独特的优点，比如抗 电磁波干扰、耐侵蚀、结构紧凑和灵敏度较高等。本论文将光纤传感技术与流 量测量原理结合起来，开展了基于光纤布拉格光栅（FBG）的新型流量传感器研 究。论文主要包括以下几个方面的内容： 1、回顾了光纤光栅传感器的研究情况和光纤风力计的发展概况，介绍了本 实验室的光纤光栅刻写系统，阐述了光纤光栅传感理论，为光纤风力计的研究 提供了指导。 2、提出了一种基于光纤拉锥和光纤布拉格光栅的风力传感器，可以准确且 有效测量气体的流速。气流吹动光纤臂，引起拉锥区域形变进而导致光损耗的 变化，光通过锥形区域后被光纤布拉格光栅反射回光功率计，通过检测功率计 示数即可计算出气流大小。传感器在 0 到 6.57m/s 的风速变化下，分辨率可达 0.0187 m/s，灵敏度可达 0.315 μW/(m/s)。 3、提出了一种基于无芯光纤的热线型光纤风力计。此风力计是由一段表面 镀了银膜的 FBG 与一小段无芯光纤组成；泵浦激光经过无芯光纤时，部分激光 被耦合进光纤包层并被金属银膜吸收产生热量，从而使 FBG 的温度升高；当传 感器被置入待测环境中时，气流带走银膜部分热量，使 FBG 温度降低，通过 FBG 的谐振波长的漂移即可以测得流速。实验得到该传感器风速测量范围达到 0