光纤光栅温度传感器抗应变串扰设计与实验研究

摘要

光纤布拉格光栅传感器是一种新型的光纤传感器，它利用的是布拉格波长对温度、应变敏感的原理。与传统的电学传感器相比，它还具有体积小、质量轻、抗电磁干扰、复用性强等优点。正因为这些独特的优点，光纤布拉格光栅越来越多的被应用到大型结构、电力、安防、石化、医学、矿井、军事等领域，其中,最引人瞩目的是光纤光栅温度传感器在长距离测温系统中的应用。随着中国物联网发展战略的实施，光纤传感领域的研究和产业化面临着巨大的机遇和挑战。
　　本文主要研究了光纤光栅温度传感器的传感原理、抗应变串扰的结构设计、传感器的封装流程以及实验研究，最后介绍了光纤光栅温度传感器在测温系统中的应用。
　　首先，本文介绍了光纤传感器的发展概况以及光纤传感技术的应用领域，在此基础上介绍了光纤传感器的分类，包括功能型传感器和非功能型传感器以及拾光型三种。
　　其次，本文详细阐述了高温光纤光栅的制备工艺，并分析了光纤光栅的理论模型以及光纤光栅温度传感器的传感原理，在此基础上分析了应变串扰对光纤光栅温度传感器性能的影响机理和论证了解决温度、应变交叉敏感问题的必要性。
　　再次，本文参考了大量文献、专利并总结出了当前主要的光纤光栅温度传感器的封装方法，并在此基础上设计出了对应变不敏感的光纤光栅温度传感器，包括传感器结构、所用材料以及封接工艺。并针对光纤光栅温度传感器展开了大量的温度和应变实验。
　　最后，本文介绍了该光纤光栅温度传感器在光纤感温火灾报警系统中的应用，并对整个系统软件、硬件进行了详细的说明。硬件上包括中央处理及控制平台、传感信号解调仪以及光纤光栅温度传感器，软件的功能包括声光报警和定位显示，以及监测数据、报警日志的实时存储等。

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缩略词表

第一章 绪论

1.1光纤传感器的发展概况

1.2光纤传感器的种类

1.3本论文的研究目的和意义

1.4 本课题的研究内容

第二章 光纤光栅温度传感原理和封装工艺现状

2.1光纤的光敏性

2.2 光纤光栅的理论模型与传感原理

2.3 应变串扰对光纤光栅温度传感性能的影响

2.4 光纤光栅温度传感器封装工艺现状

2.5 本章小结

第三章 光纤光栅温度传感器抗应变串扰设计封装与实验研究

3.1应变不敏感光纤光栅温度传感器抗应变串扰结构设计

3.2基于准分子激光加工的高温光纤光栅制备工艺研究

3.3 光纤光栅温度传感器抗应变串扰封装过程

3.4 光纤光栅温度传感器的温度特性实验

3.5光纤光栅温度传感器的应变特性实验

3.6本章小结

第四章 光纤光栅温度传感器在长距离测温系统中的应用

4.1硬件系统的介绍

4.2软件系统的介绍

4.3光纤温度探测器认证结果

4.4本章小结

第五章 结论与展望

致谢

参考文献

攻硕期间取得的研究成果