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《武汉理工大学》 2011年
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光纤Bragg光栅低温传感特性研究

付荣  
【摘要】:航空航天、大型超导磁体、天然气储存运输等低温领域中,许多材料和部件处于低温、强磁场、高压、真空等极端复杂环境中,需要对这些材料及部件的温度、应力应变等参数进行实时监测,防止因预报监测的缺乏而导致灾难性事故的发生。光纤Bragg光栅传感器具有灵敏度高、不受电磁干扰、可靠性高、成本低、体积小、易于复用等一系列优点,满足低温工程中复杂环境下的传感应用要求。 本论文针对实际大型低温工程中结构应变监测的需要,并在“国家基金重点资助项目(50935005)”的资助下,对光纤Bragg光栅的低温温度特性、低温应变特性和低温封装工艺等进行了研究。论文的主要研究内容及成果如下: 一、设计了一种新装置来研究光纤Bragg光栅的低温温度特性,进行了光纤Bragg光栅和温度计从室温到液氮温度范围内的温度测量实验,得到了室温到液氮温度范围内光纤Bragg光栅反射波长和温度之间的关系,以及光纤Bragg光栅在该温度范围内的温度灵敏度大小。 二、设计了满足大型低温工程中结构应变监测要求的基片式光纤Bragg光栅传感器,通过实验分析了封装工艺对光纤Bragg光栅传感器应变传递的影响,并通过低温实验研究了光纤Bragg光栅低温啁啾现象形成的机理,通过合适的封装工艺和粘贴工艺消除了低温啁啾现象。 三、通过液氮环境下金属试件拉伸实验,研究了光纤Bragg光栅传感器的低温应变特性,并测得光栅有效弹光系数在液氮温度下的值,然后利用设计的光纤Bragg光栅传感器对液氮环境下磁体材料在循环载荷作用下的应变进行了实时测量。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP212.14

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