大量程光纤光栅位移传感器设计研究

摘要

光纤光栅传感技术是现代传感领域的研究热点之一，光纤光栅传感器具有灵敏度高、抗电磁干扰、体积小、重量轻、防腐蚀、易于组网等优点，在许多工程领域都有着广泛的应用。随着各项技术的发展，各种光纤光栅传感器层出不穷。
　　光纤光栅位移传感器以其精度高、体积小、结构设计灵活等特性已经有很广泛的应用。然而，由于光纤材料的限制，使得目前现有的光纤光栅位移传感器还局限于小量程（量程一般小于100mm）应用，不能满足大量程、高精度光纤光栅位移传感器需要。
　　本论文结合导师科研项目，以光纤光栅为传感元件，提出并理论和实验研究了一种大量程光纤光栅位移传感器。主要内容包括：
　　1、综述了光纤光栅传感技术和位移传感器的发展现状及趋势。包括光纤光栅传感技术、光纤光栅传感研究现状及国内外不同结构的光纤光栅位移传感器的特性。
　　2、对光纤光栅传感原理进行了理论研究，并对现有光纤光栅写制方法以及理论分析方法进行了综述。
　　3、对悬臂梁及位移传递装置的物理特性进行了理论模拟研究。设计并制作了一种大量程拉绳式光纤布拉格光栅位移传感器。针对提出的拉绳式光纤布拉格光栅位移传感器结构，通过理论分析和实验测试，证实设计制作的传感器性能良好，量程大（可达200mm），灵敏度高（约为13pm/mm），重复性误差为0.18％FS，最后对可能导致误差的原因进行了说明。

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Contents

1绪 论

1.1 本课题的研究背景

1.2 本课题的研究进展

1.3本课题的研究目的及意义

1.4 本论文研究的主要内容

2 光纤光栅理论与分析方法

2.1 光纤光栅的原理

2.2 光纤光栅的制作方法

2.3 光纤光栅的理论分析方法

2.4 本章小结

3光纤光栅位移传感器研究

3.1 悬臂梁特性

3.2 位移传递装置研究

3.3 位移传感器设计的理论基础

3.4 大量程光纤光栅位移传感器设计

3.5 本章小结

4 位移传感器制作

4.1悬臂梁的制作

4.2 拉绳传动器制作

4.3光栅的粘贴

4.4传感器的总装

4.5 本章小结

5 位移传感器实验研究

5.1 传感器系统结构

5.2实验结果

5.3 传感器性能分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

总结

展望

致谢

参考文献

攻读学位期间参与项目及发表论文