光纤Bragg光栅耐高温应变传感器及其应用-光学工程专业论文.docxVIP

万方数据 万方数据 RESEARCH OF HIGH TEMPERATURE FIBER BRAGG GRATING SENSOR AND ITS APPLICATION A Master Thesis Submitted to University of Electronic Science and Technology of China Major: Optical Engineering Author: YaoYuan Ma Advisor: Yunjiang Rao Professor School: School of Communication Information Engineering 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 作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，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 为获得电子科技大学或其它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 确的说明并表示谢意。 作者签名： 日期： 年 月 日 论文使用授权 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁 盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 （必威体育官网网址的学位论文在解密后应遵守此规定） 作者签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 摘要 摘要 摘 要 光纤 Bragg 光栅传感器以其无源、体积小、抗电磁干扰、耐腐性强、复用能 力强等优点广泛应用于工业控制、土木结构、消防安防以及能源化工等领域。光 纤布拉格光栅（FBG）作为应变传感器在实际工程应用中会同时受到温度与应变 的影响，不同的封装材料和封装方式对光纤光栅的具体测量性能都有较大影响。 在航空航天、石油开采等领域，通常需要在高温条件下的接触式应变测量，传统 的光纤光栅应变传感器难以满足高温条件下长期存活和精确测量的要求，尤其是 传统胶水封装的光纤光栅应变传感器在高温条件下的稳定性问题一直无法解决。 本论文正是针对上述问题，以光纤 Bragg 光栅高温应变传感器的应用为主要 的研究对象，在深入分析当今光纤 Bragg 光栅理论和技术原理的基础上，对光纤 Bragg 光栅耐高温应变传感器进行了详尽的讨论和研究。主要内容为： 1．研究耐高温光纤 Bragg 光栅的刻写方法，选择一种合适的成栅方法，然后 光纤原材料本身出发，分析能够耐 300°C 以上的光纤需要的相关参数，再则研究 其退火工艺及退火前后光栅的变化，即确保能够制作出性能良好的耐高温光纤 Bragg 光栅，最后研究应变基片的材料，发现以弹簧钢作为耐高温应变传感器基片 效果最好并且给出其稳定工作的温度范围。 2．研究光纤 Bragg 光栅应变传感器结构，就光纤光栅应变传感器的温度应变 交叉敏感问题，提出了一种具有非常优良的温度校正补偿结构，通过 ANSYS 有限 元分析软件仿真获得其应变分布情况。 3．研究光纤 Bragg 光栅传感器现有封装技术，提出了一种新的无胶化封装方 式，该方法解决了以往胶水封装所带来的零点漂移以及老化等不稳定问题，另外 将光纤 Bragg 光栅稳定工作的温度提高至 300°C，并且设计配套的可以进行产品量 产的封装平台，实现了从理论到应用的转接。 关键词：光纤 Bragg 光栅；高温应变；无胶化封装 I AB ABSTRACT ABSTRACT Optical fiber Bragg grating sensor with its passive, small volume, strong electromagnetic interference, corrosion resistance, the reuse ability etc are widely used in industrial control, civil structure, fire safety, and energy chemical industry, etc. Optical fiber Bragg grating (FBG) strain sensors in practical engineering applications will be under the influence both of temperature and strain, different ways of packaging materials and packaging the specific measure perfo