光纤光栅流量传感研究

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1、分类号ＴＮ２５３密级１５１０７０２５１密级＇ａｎＸｉＳｈｉｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｙ全曰制学术型硕士学位论文馨题目光纤光栅流量传感研究作者姓名李康导师姓名、职称贾振安教授学科（专业）名称光学工程提交论文日期２０１８年６月１日学位论文创新性声明本人声明所鼠交的学位论文足我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研宄成果。尽我所知，论，除了文屮特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外文中不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安石油大学或其它教育机构的学位或证书

2、而使用过的材料？。与我同工作的同忐对本研宂所做的任何贡献均己在论文中做了明确的说明并表示了谢意。一申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担切相关责任。－论文作者签名：：Ａ日期＾学位论文使用授权的说明：本人完全了解西安石油大学有关保留和使用学位论文的规记，即研宄生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安石油大学。学校享有以任何方法发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，署名单位仍然为西安石油大学。论文作者签名：日期：

3、＇导帅签名：ｍｌ日期：Ｍｊｌ、？（注：如本论文涉密，请在使用授权的说明中指出含解密年限等）。中文摘要论文题目：光纤光栅流量传感研究专业：光学工程硕士生：李康(签名)导师：贾振安(签名)摘要光纤传感器因其独特的优势，如灵敏度高、体积小等，已经得到了广泛的研究，其中光纤光栅是应用最为广泛的无源器件之一。在工业控制的领域中，需要对流体流量进行动态监控与分析，以保证生产的安全运行。传统流量计存在不足，如体积大、灵敏度低等，因此设计出以光纤光栅为基础的流量计，研究和制作出灵敏度较高的光纤光栅流量传感系统，对现代工业生产具有十分重

4、大的意义。本论文紧密结合光纤光栅流量传感器的研究发展方向，在对光纤光栅传感器理论分析的基础上，设计并制作出新的光栅流量测量系统，以及提出以混合级联的方式，设计出基于马赫-曾德尔干涉仪，级联光栅的流量传感系统。主要进行了如下几个方面的研究：1、基于光纤光栅和靶片的结构，设计了不同中心波长的双光栅对称粘贴靶片两侧，以测量流体流量。并研究了该传感器位于管道不同位置时波长的漂移情况。在这个设计方案中，利用双光栅对温度的相互补偿，消除了温度对流量测量的影响，实现了流量的在线测量。2、以光纤锥和光栅为基础，设计了基于单模光纤-光纤锥-光纤光栅

5、为基础的结构。相比较双光栅，光纤锥使光栅包层有激发模存在，从而在光栅的反射谱中存在高阶模。在这个设计方案中，分析了光纤锥大小对光栅反射谱的影响。并研究了该传感系统对应力的响应情况。3、设计了一种以光纤锥和错位结构的马赫-曾德尔干涉仪，级联光栅的流量传感系统。在这个设计方案中，分析光纤错位量多少和不同长度的干涉臂对干涉仪透射谱的影响。该传感系统优势在于将流量检测转化为应力测量，由流量插入式检测变为外接式测量，消除了流体温度对传感器透射谱的影响。4、提出了基于光纤光栅油气管线分布式监测系统。阐述了当前油气管线监测存在的不足和管线目前的

6、防护手段，分析了光纤光栅分布式监测的关键技术，包括封装技术、复用技术和解调技术。最后设计了管线监测系统和传感器布设流程图。关键词：光纤光学；布拉格光栅；马赫-曾德尔干涉仪；油气管线；流量论文类型：应用基础与应用技术研究II英文摘要Subject:ResearchonFiberBragggratingflowsensingSpeciality:OpticalEngineeringName:LiKang(signature)Instructor:JiaZhen-an(signature)ABSTRACTOpticalfibersens

7、orhasbeenwidelystudiedforitsuniqueadvantages,suchashighsensitivityandsmallvolume.FiberBragggratin(FBG)isoneofthemostwidelyusedpassivedevices.Inallfieldsofindustrialcontrol,flowhasbeenneededtobemonitoredandanalyzedinordertoensurethesafeoperationoftheproduction.Compared

8、withthetraditionalflowmetershavingsomeproblems,suchaslargevolumeandlowsensitivity,wecandesignnewflow-metersbasedonfibergrati