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142

作者：

王丹

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摘要：

光纤光栅是近年来发展最为迅速、应用最为广泛的光纤无源器件之一。与传统电类传感器相比,光纤Bragg光栅传感器具有结构简单、可靠性好,抗腐蚀、抗电磁干扰能力强复用能力强,便于构成各种形式传感网络,进行大面积的多点测量等优点。由于光纤光栅传感器自身具备许多不可替代的优越性,因此受到越来越多的科研工作者和工程技术人员的青睐。本文的主要研究工作与成果如下: 首先,在布拉格方程基本表达式的基础上分析了光纤Bragg光栅应变、温度传感特性,以及温度应变传感的耦合作用。同时研究了光纤Bragg光栅应变传感的温度补偿方法。 其次,以光纤Bragg光栅应变传感特性为基础,结合应变式压力传感器的设计方法,提出一种基于平膜片-等强度梁的光纤Bragg光栅压力传感器的设计方案。该结构的压力传感器采用双光栅差动结构,在提高检测灵敏度的同时,实现了温度的自补偿。 第三,基于光纤Bragg光栅应变、温度测量原理,结合大坝及公路软基等岩土工程的要求,研制出一种新型的压力、温度可同时测量的光纤Bragg光栅渗压计,并以压力传感特性为重点对其进行了实验研究。研究表明光纤Bragg光栅渗压计有良好的压力、温度传感特性和温度自补偿效果,其压力特性曲线具有良好的迟滞特性、线性度和重复性,适合大坝或公路软基渗透水压力的监测。

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关键词：

光纤光栅；传感器；压力测量；温度测量；渗压计

学位级别：

硕士

DOI：

CNKI:CDMD:2.2006.172172

被引量：

17