收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

分布式光纤传感系统关键技术研究

何俊  
【摘要】:针对重大工程和基础设施的健康监测和诊断是一项贯穿整个工程生命周期的技术,从工程施工、运营管理一直到拆除都需要进行健康监测,利用无损伤的监测方式获得结构内部信息,了解结构因损伤或者退化造成的改变。结构健康监测的基础是传感单元,目前常用的传感元件限于监测距离、耐久性、精度等问题,已经成为阻碍健康监测技术发展的瓶颈。光纤传感技术因其敏感元件小巧、高耐久、绝对测量及分布式监测等特性,有逐步取代部分电类传感器成为传感健康监测首选敏感元件的趋势。虽然光纤传感器在传感领域优势明显,但在针对结构体构建分布式光纤传感系统过程中仍然存在一些难于解决的关键技术难题。本文以光纤传感技术为基础针对分布式光纤传感系统中的三个关键技术——温度补偿技术,直接传感器设计方法和间接传感器设计方法,提出相应解决办法。 分析准分布式、分布式监测系统中光纤Bragg光栅技术、布里渊光时域分析技术和拉曼光时域分析技术的温度应变耦合作用,提出一种基于ROTDR的准分布式FBG和分布式BOTDR应变监测系统的温度补偿方法,研究了多监测位置长距离监测系统温度补偿后应变灵敏度系数的计算方法及误差修正方法,并通过温度监测对比实验验证了该温度补偿方法的有效性。改进直接传感器设计方法。针对准分布式监测系统应变监测中传感器量程不够或精度有限的问题,提出一种适合多种结构形式的灵敏度系数可调(增敏减敏)的准分布式FBG应变传感器设计方法;同时在准分布式直接传感器研究基础上,研制适合油田井下应用的FRP加强型全分布式温度传感器和FRP封装全分布式应变传感器,得到0.5m的温度监测空间分辨率和1℃的温度监测精度,0.5m的应变监测空间分辨率和±20με的应变监测精度。 探讨基于FBG的间接参量(除应变和温度外)的传感器设计方法。提出分别针对液体压力和固体压力监测的平膜片等强度梁式FBG液体压力温度一体化传感器和平膜片式土压力温度一体化传感器的设计方法,针对毫米级位移监测的温度自补偿FBG位移传感器的设计方法,研制样机,并进行相关性能实验,分别得到0.001MPa的液体压力监测精度,0.004MPa的土层压力监测精度和0.1mm的位移监测精度;在压力和位移传感器研究的基础上,针对具体桥梁桩基冲刷问题,研制两种基于FBG的适用于桥梁健康监测系统的桩基冲刷监测传感器,分别得到了3x10-6MPa的水流流压监测精度和0.1m的冲刷深度监测精度。 在以上光纤传感系统关键技术研究的基础上,以油田井下参数监测为背景,针对石油行业油水井油套环空内温度难于分布式在线监测的问题,提出一种基于光纤拉曼光时域分析技术的油水井绝对温度监测方法,结合油田油水井工艺环境研制适合油套环空工况的分布式光纤拉曼温度传感器并将其应用于实际工程;分析石油行业油水井套管损坏问题的成因,提出一种基于光纤传感技术的在套管环空内布设传感器监测套管变形的新方法,综合应用FBG技术、光纤布里渊光时域分析技术与光纤拉曼光时域分析技术开发适合油田油水井应用的针对套管变形和套管环空压力的光纤传感监测系统,选取试验区块进行现场试验,对不同生产阶段套管的变形数据进行监测,结合油田已有成果,综合分析套管变形状态,以期预测套损的发生,进一步的分析有助于研究套损的成因。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 况庆强,罗开基,桑明煌,詹黎;基于相关连续波的布里渊传感技术[J];光通信技术;2004年12期
2 何伟,王昌,李捷,汤风帆,姜德生;新型光纤Bragg光栅微型压力传感器[J];传感器技术;2004年11期
3 赵申,罗裴,梁磊,姜德生;光纤Bragg光栅水听器的实验研究[J];传感器技术;2004年06期
4 杨光;黄俊斌;顾宏灿;孙金卫;李硕;;低频光纤Bragg光栅加速度传感器实验[J];四川兵工学报;2011年07期
5 杨光;黄俊斌;顾宏灿;李硕;孙金卫;;光纤Bragg光栅加速度传感器研究进展[J];舰船电子工程;2011年07期
6 张友能;胡业林;郑晓亮;洪炎;;煤矿井壁冻结温度场监测系统[J];光通信技术;2010年07期
7 王立新,沈竹,张洪波,黄海;具有自动跟踪功能的新型光纤光栅振动传感器[J];光学与光电技术;2004年02期
8 程淑红;李志全;;埋入式光纤光栅应变测量系统的设计[J];应用光学;2007年05期
9 刘建平;赵永贵;孙宇;邱海涛;龙昊波;李川;;光纤Bragg光栅传感网络实时监测与应变分析[J];微计算机信息;2006年10期
10 付建伟;肖立志;;井下FBG高压传感器特性的实验研究[J];光纤与电缆及其应用技术;2008年05期
11 李志全,朱丹丹,吴飞,王莉,黄丽娟,张晓明;内含光纤Bragg光栅的微型振动加速度测量探头设计及其理论分析[J];传感技术学报;2004年01期
12 傅海威,傅君眉,乔学光;新颖的高灵敏度光纤Bragg光栅压强传感器[J];光电子.激光;2004年08期
13 邹喜华,潘炜,罗斌,张伟利,王梦遥;倾角对光纤Bragg光栅型OADM性能的影响[J];光电子.激光;2004年08期
14 苏立国,刘振宇,朱燕杰,董小鹏;基于光纤Bragg光栅的滤波技术[J];激光杂志;2002年05期
15 李进军,常新龙,宋晓东;分布式光纤在复合材料结构探伤中的应用[J];光机电信息;2003年12期
16 王应军,李卓球,宋显辉,朱京扬;约束与自由状态下光纤Bragg光栅温度特性研究[J];武汉理工大学学报;2003年09期
17 曹辉,孙军强,张新亮,肖凌燕,黄德修;一种新颖的超结构光纤Bragg光栅梳状滤波器的设计[J];物理学报;2004年09期
18 李川,吴晟,刘建平,龙昊波,朱黎军;铠装光纤Bragg光栅温度传感器的研究[J];传感器技术;2005年04期
19 马超;乔学光;贾振安;冯飞;杨和钱;张磊;;光纤Bragg光栅地震检波器的研究[J];光通信研究;2007年05期
20 刘翔,韦煊,原荣,杨明;光纤Bragg光栅制造技术的进展[J];广西通信技术;1999年04期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘迪仁;;油井参数分布式测量的布里渊光纤传感技术[A];中国地球物理2010——中国地球物理学会第二十六届年会、中国地震学会第十三次学术大会论文集[C];2010年
2 刘文义;张文涛;李丽;黄稳柱;李芳;;光纤传感技术——独具优势的地震监测新手段[A];中国地震学会第14次学术大会专题[C];2012年
3 殷建华;崔鹏;裴华富;朱鸿鹄;陈晓清;徐东升;洪成雨;;基于光纤传感技术的边坡监测系统的应用[A];第十一届全国土力学及岩土工程学术会议论文集[C];2011年
4 胡婷婷;史巍巍;;基于裂缝损伤识别的FBG应变传感器分布规则研究[A];2011年机械电子学学术会议论文集[C];2011年
5 李长江;杨经国;;聚苯乙烯的受激布里渊散和光损伤[A];全国第三届光散射学术会议论文摘要[C];1985年
6 孙丽;赵健;;FBG埋入基体材料后的温度灵敏度计算与分析[A];创新沈阳文集(A)[C];2009年
7 毅力琦;丁克勤;钱才富;;基于光纤传感技术的油气输送管道沉降变形分布式监测方法研究[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年
8 刘航杰;李浩泉;;长距离布里渊光时域分析系统的设计与实现[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
9 刘航杰;;布里渊型分布式光纤传感器的设计与实现[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
10 李海兰;张兴娇;赖慧芳;叶志清;;一中最简单的FBG重构算法及其应用[A];第九届全国光电技术学术交流会论文集(下册)[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 何俊;分布式光纤传感系统关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
2 史彦新;分布式光纤应变监测系统研究[D];中国地质大学(北京);2010年
3 何建平;全尺度光纤布里渊分布式监测技术及其在土木工程的应用[D];哈尔滨工业大学;2010年
4 荣民;基于光纤传感技术的液体溶液浓度测量关键问题研究[D];河北大学;2008年
5 梁浩;基于序列编码探测脉冲的布里渊光纤传感器的研究[D];南京大学;2011年
6 毛江鸿;分布式光纤传感技术在结构应变及开裂监测中的应用研究[D];浙江大学;2012年
7 刘德华;超长距离分布式光纤传感技术及其工程应用[D];浙江大学;2005年
8 黄红梅;基于FBG光谱特性的结构损伤监测技术研究[D];南京航空航天大学;2011年
9 张悦;基于拉曼散射的分布式光纤火灾预警方法、技术研究及实现[D];中北大学;2011年
10 田恒;基于FBG传感器的碳纤维复合材料固化残余应力研究[D];武汉理工大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 路杰;基于光纤布里渊与光栅的多尺度传感网络技术[D];大连理工大学;2011年
2 徐海伟;变体机翼分布式光纤应变监测技术及FBG传感器优化配置研究[D];南京航空航天大学;2012年
3 叶海宾;光纤传感技术在海洋工程安全监测中的应用[D];大连理工大学;2010年
4 曾德洪;激光扫描FBG解调系统研制[D];电子科技大学;2011年
5 卢婧;基于光纤环形激光器的FBG动态应变传感系统[D];电子科技大学;2010年
6 赵晓东;布里渊光时域反射光纤传感技术若干问题研究[D];南京大学;2012年
7 包峰;基于ARM9的FBG传感器解调技术的研究[D];哈尔滨理工大学;2011年
8 李乐;基于主动加热式的海底管道悬空监测技术[D];大连理工大学;2011年
9 何玉钧;基于自发布里渊散射的分布式光纤传感技术的研究[D];华北电力大学;2002年
10 王善鲤;FBG振动传感器的研究[D];西北大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 撰稿 杨林兴 叶兴其 黄建元 高雪原;争当行业领舞者[N];上海科技报;2010年
2 欢静;光纤传感技术让地灾监测更精准[N];中国矿业报;2010年
3 记者 路平 通讯员 卢欣;共推光纤传感技术应用[N];广东科技报;2011年
4 记者 马金;南大光纤传感技术通过专家鉴定[N];南京日报;2010年
5 记者 龙莉;光纤传感技术应用研讨会召开[N];中国石油报;2000年
6 驻武汉记者 黎江东 通讯员 晓甘;光纤传感技术步入产业化[N];中国建材报;2000年
7 记者 刘志伟 通讯员 阮聪;武汉首次颁出科技重大贡献奖[N];科技日报;2009年
8 记者 李佳 通讯员 阮聪;姜德生秦顺全分获50万元[N];长江日报;2009年
9 本报记者 袁达珍 王芳 彭海宁;物联网产业:抓应用者得市场[N];江苏经济报;2010年
10 邱莎 廖奕文 黎江东;光谷的新军[N];人民日报海外版;2000年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978