光纖光柵傳感器溫度壓力同時(shí)區(qū)分測量技術(shù)研究.pdf

1、該文對光纖光柵傳感器的基本理論以及技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,主要包括光纖光柵傳感機(jī)理、溫度以及壓力響應(yīng)增敏技術(shù),封裝聚合物材料的熱學(xué)和力學(xué)特性、聚合物封裝光纖光柵傳感原理以及封裝固化工藝,針對油氣井下等高溫高壓測量環(huán)境,提出采用聚合物封裝雙光纖光柵實(shí)現(xiàn)同時(shí)測量方案,實(shí)現(xiàn)對較高溫度以及壓力的區(qū)分測量,圍繞以上各方面進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn),并對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了詳細(xì)深入的分析.首先對光纖光柵傳感器研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進(jìn)行了回顧和展望,分析了光纖光柵傳感器發(fā)展

2、前景以及現(xiàn)存難題;研究了光纖光柵的形成機(jī)理、傳感原理;在此基礎(chǔ)上,研究了光纖光柵溫度壓力交叉敏感問題并對現(xiàn)有區(qū)分測量方案工程可實(shí)現(xiàn)性進(jìn)行了討論,提出采用聚合物封裝實(shí)現(xiàn)雙光纖光柵對溫度以及壓力同時(shí)區(qū)分測量;對聚合物材料特性進(jìn)行了深入研究,提出封裝光纖光柵的聚合物所需滿足條件,指出一般可用于封裝光纖光柵的幾類聚合物材料;對聚合物材料溫度以及壓力等直接影響到封裝后光纖光柵性能的特性進(jìn)行分析討論,選用幾種具有代表性的聚合物封裝材料,對光纖光柵封

3、裝固化工藝進(jìn)行了深入的理論以及實(shí)驗(yàn)研究,通過改進(jìn)封裝工藝克服封裝過程中光纖光柵所產(chǎn)生的幾個(gè)問題.對聚合物封裝光纖光柵溫度以及壓力響應(yīng)機(jī)理進(jìn)行分析,并通過實(shí)驗(yàn)分別研究了20℃~180℃、0~40MPa和0~0.2MPa范圍內(nèi)幾種不同材料封裝后光纖光柵的溫度、壓力以及溫度-壓力同時(shí)施加時(shí)的響應(yīng)特性,發(fā)現(xiàn)以往采用聚合物封裝光纖光柵區(qū)分測量方案所忽略的問題:聚合物彈性模量-溫度特性所存在的函數(shù)關(guān)系,并在此基礎(chǔ)上,對以往所使用公式進(jìn)行了修正;根據(jù)

4、實(shí)驗(yàn)結(jié)果確定應(yīng)用于高溫高壓測量的光纖光柵用聚合物封裝材料.提出一種簡單實(shí)用的采用聚合物封裝雙光纖Bragg實(shí)現(xiàn)對溫度及壓力同時(shí)區(qū)分測量方案,詳細(xì)分析了以往區(qū)分測量方案所忽略的另一個(gè)重要問題-溫度與壓力靈敏度的匹配優(yōu)化,通過使用某種特殊聚合物材料解決這一問題;針對雙參量測量的不同特性,提出新的定標(biāo)方案;最后通過實(shí)驗(yàn),在0MPa~16MPa和20℃~140℃范圍內(nèi)對光纖光柵傳感器區(qū)分測量性能進(jìn)行測試,對測量結(jié)果進(jìn)行了深入分析,證明其可行性,