基于光纖傳感器的沖擊、流量及溫度監(jiān)測技術研究.pdf

1、光纖傳感技術隨著光纖和光通信技術的發(fā)展而迅速發(fā)展，成為一門新興的傳感技術。它具有電絕緣性能好、抗電磁干擾能力強、靈敏度高、動態(tài)范圍大、工作頻帶寬，并且容易實現(xiàn)被測信號的遠距離監(jiān)控等突出優(yōu)點。本文從理論和實驗兩方面入手，分別對光纖M-Z傳感技術和基于光纖光柵傳感器的管道流量與電表觸頭溫度監(jiān)測技術進行研究，并編寫了相關信號處理軟件。全文主要研究工作包括如下幾個部分：
　　首先，針對典型機械結構動態(tài)載荷監(jiān)測需求，研究了影響光纖M-Z傳感

2、系統(tǒng)偏振特性、相位特性以及系統(tǒng)穩(wěn)定性的主要因素。借助數(shù)值模擬得到光纖彎曲、外部環(huán)境應力與溫度對干涉系統(tǒng)偏振特性的影響，分析了初始相位差、聲源信號對系統(tǒng)輸出光強及相位延遲的影響。采用相位補償技術用以消除相位漂移引起的信號衰落現(xiàn)象。
　　其次，構建了用于典型機械結構動態(tài)載荷監(jiān)測的光纖M-Z干涉型傳感系統(tǒng)，研制了用于補償干擾信號擾動的相位調制器。設計了針對四邊固支鋁合金板結構沖擊載荷信號采集的光纖傳感探頭。在此基礎上，構建了管道沖擊載荷

3、光纖M-Z干涉型監(jiān)測系統(tǒng)。
　　再次，針對管道流量監(jiān)測需求，設計了一種適用于管道液/氣兩態(tài)流量測量的光纖光柵傳感器。研究了基于扇式敏感機構的光纖光柵傳感模型，數(shù)值模擬得到葉片參數(shù)對流量監(jiān)測靈敏度的影響規(guī)律。借助FLUENT仿真軟件，得到葉片數(shù)、葉徑比下流體流經(jīng)葉片后的壓損特性。在此基礎上，構建了基于光纖光柵流速傳感器的工業(yè)管道流體在線監(jiān)測系統(tǒng)。
　　最后，針對電力系統(tǒng)溫度監(jiān)測需求，設計了基于光纖光柵的僅感溫不受力傳感探頭。采