一、光纤光栅传感器实用化的关键性技术研究(论文文献综述)
杨世文[1](2019)在《基于离子插层Pt/MoO3光纤光栅氢气传感器的研究》文中指出随着化石燃料的消耗和全球温室效应的加剧,氢气被认为是解决未来能源需求最有前景的清洁能源之一。此外,氢气在石化,电子和冶金工业等领域均具有广泛应用。但是,由于氢气分子量很小,很容易在生产,运输和储存过程中发生泄漏,其空气中的爆炸极限为4-75%。因此,研制具有高灵敏度,快速响应的氢气传感器具有十分重要的意义。传统的电化学氢气传感器由于采用电信号作为传感信号,存在产生电火花的潜在风险。光纤氢气传感器采用光信号作为传感信号,具备本质安全,抗电磁干扰等优点。当前光纤光栅氢气传感器存在重复性较差的缺点,制约了传感器的实用化进程。本文采用Pt/MoO3作为氢敏材料,利用Pt/MoO3在与氢气反应过程中产生的热量和光纤光栅的温度敏感特性,通过检测光纤光栅中心波长的变化量来检测环境中的氢气浓度。本文主要内容如下:(1)采用水热法制备Pt/MoO3氢敏材料并对其检测下限,量程,灵敏度,重复性等参数进行了测量,发现基于Pt/MoO3的氢气传感器重复性较差,50次测试中的相对误差高达±18%。通过对反应前后的Pt/MoO3进行XRD,SEM,TEM和拉曼光谱分析,发现传感器出现严重衰退现象的原因是α-MoO3层状结构塌陷引发相变,导致MoO3活性降低;同时,相变引发的晶格重组过程导致Pt纳米颗粒从MoO3表面脱离并团聚,降低了Pt与MoO3的接触面积,导致界面催化反应速度下降,传感器重复性下降。(2)为解决α-MoO3在与氢气反应过程中出现的相变现象,提出离子插层改善层状结构稳定性的方法来提升传感器的重复性。采用水热法制备出Na离子插层Pt/MoO3,通过改变前驱物NaCl量调控Pt/MoO3中Na离子的含量。测试结果表明,Na离子插层改性能够有效提升敏感材料的重复性。当NaCl为1 mmol时,制备得到的Na离子插层Pt/MoO3重复性最好,50次测试的相对误差为±1.9%,相较于Pt/MoO3提升了一个数量级。通过XRD,SEM,TEM,ICP和拉曼光谱测试结果,揭示了离子插层改善Pt/MoO3重复性的原理:插层离子与氧原子成键将α-MoO3层间作用力由范德华力改变为离子键,增强层状结构稳定性的同时减少反应中生成的氧空位的数量,加快了氢敏反应的回复速率,抑制了反应期间α-MoO3的相变过程;被延缓的相变过程降低了Pt颗粒从MoO3表面脱离的速度,界面催化反应速率得以保持,传感器重复性得到提升。(3)合成了插层离子浓度不同的Li离子和K离子插层Pt/MoO3,测试结果表明,样品的重复性受插层离子种类和浓度影响。Li,Na和K离子插层Pt/MoO3样品实现最优重复性的前驱物含量分别为2 mmol,l mmol和1 mmol。当前驱物均为1 mmol时,Na离子插层Pt/MoO3的重复性最好。
赫笑然[2](2013)在《自适应温度补偿超高精度FBG传感系统》文中研究说明光纤布拉格光栅具有诸多优点,应用非常广泛,在传感方面亦具有其独特的优势。传感信号的解调技术是光纤光栅传感器应用至关重要的一部分。因此,我们针对目前普遍存在的低精度、高成本等问题而进行了研究,期望能够促进光纤布拉格光栅传感系统的实用化发展。本文提出了一种基于数字信号处理器和互相关算法的自适应温度补偿超高精度传感系统。首先,本文介绍了互相关算法的理论原理,为了验证该算法的可靠性与有效性我们进行了实验验证,在对互相关算法进行介绍及验证后,我们将互相关算法引入融合到原光纤光栅实验系统中(由高精度可调谐光源部分、传感部分以及高精度DSP传感解调部分组成),进行了系统标定实验。在实验的过程中发现传感系统存在的不足与可提高之处,针对传感系统存在的问题与不足之处进行优化,引入了另一个FBG,将两个FBG进行串联,介绍了传感系统中高精度可调谐激光光源的新方案,对DSP2812和DSP5509的各项性能进行对比,说明更换的原因,介绍基于DSP5509的系统软件优化以及新增加的自制光电探测器和除法器的原理及作用。我们采用将两个FBG并联的结构方式,一路光栅用作参考另外一路用作传感,在新的实验系统搭建完成之后,我们使用新的实验系统分别在0度及室温环境下完成系统性能的实验标定,采用互相关算法对实验数据进行处理分析得到系统的精度。对应力和温度传感原理进行简单的介绍与分析,对传感测量的实验装置及实验过程进行介绍,使用我们的实验系统进行实际应力和温度的实验测量,经过数据分析得到系统在进行应力和温度传感时的精度。总结实验系统的现状,并提出其不足之处,对接下来的工作进行展望。本文研究表明,本文所设计自适应温度补偿超高精度传感系统方案具有可行性和有效性,同时又具有价格低廉、精度高、体积小、不易受外界环境影响、可靠性强等优点。
陈娇敏[3](2012)在《输油管道振动探伤关键技术研究》文中研究指明输油管道泄漏检测技术在管道安全使用中占有重要的地位。目前管道铺设情况比较复杂、分布广、距离长,这给泄漏监测带来了诸多的困难。由于光纤光栅传感器具有与其它机械式、电类传感器无法比拟的优势,本论文围绕光纤光栅振动加速度传感器和光纤光栅传感器在输油管道泄漏中的光检测技术的应用问题,在了解现今的输油管道泄漏检测现状与发展方向的基础上,主要从光纤光栅的传感技术,研制了一种新型的光纤光栅振动加速度传感器,并针对输油管道振动探伤检测技术中的几个关键性问题进行了系统研究。为此,本论文首先根据光纤光栅的基本波导结构推导出光纤光栅的基本公式,分析光纤光栅的基本光学参数,建立光纤光栅温度、应力或应变传感的基本模型,为以后光纤光栅传感器的设计奠定理论基础。接着重点分析了挖掘、钻孔等破坏行为引起的管道振动,简单阐述了激励信号和振动信号的传播机理,建立因激励源所产生的振动信号的频率与振幅特性的数学模型,对各种情况下引起的输油管道的振动特性进行了理论分析。然后依据光纤光栅的传感机理设计了一种安装于双圆柱弹性环内并由多条相近性能的弹性薄片条组装成的桶形骨架作为光纤光栅振动传感器基底的传感结构,建立了其理论模型,推导出这种结构的数学模型,在理论上证实了这种结构的可行性。最后以设计的传感器模型为依据,分析弹性材料的性能参数,选择合适的弹性材料作为光纤光栅振动传感器的衬底弹性元件。并将弹性元件与振动传感器进行封装。经实验验证和对实验数据分析得知该振动传感器有很好的性能参数,经流体在管道中的泄漏引起的振动和和瞬间冲击进行模拟实验,结果表明该传感器适合于工程技术中的(20-300Hz)振动检测。
宋娟[4](2011)在《特殊环境下服役的光纤光栅传感器功能性封装技术的研究》文中认为温度和压力是工程技术中重要的参数,尤其在高温高压油气井环境中,为了安全生产等原因,必须对温度和压力进行实施检测。利用光纤光栅对温度和压力敏感的特性,设计光纤光栅传感器,实现温度和压力两个参量的传感与检测,对其封装技术进行了较为系统的研究。主要包括:光纤布拉格光栅的基本理论及温度应变传感原理;分析了基底材料、粘接剂的性能对光纤光栅传感器性能参数的影响;粘接剂的实验研究;最后对各部分性能进行了实验研究。首先,介绍了光纤及光纤光栅的发展过程,基于光纤光栅耦合模理论,分析了光在光纤光栅中传输的基本特性。以此为基础,建立了光纤光栅温度和压力的应变传感机理。指出了光纤光栅传感器在高温高压油气井中应用时存在的技术难题。其次,以经典的薄壁筒式和等强度悬臂梁式封装机构为例,分析了封装结构的尺寸和基底材料物理参数(如弹性模量、热膨胀系数、泊松比等)与迟滞效应对传感器的温度、压力灵敏度以及重复性等产生的影响,根据要求与某公司合作研制了一种性能优异的铌基合金做基底材料,降低了由迟滞效应导致的迟滞误差。然后,阐述了环氧树脂粘接剂的改性机理,并选用其中的一种环氧粘接剂进行了实验研究,实验结果表明改性后的粘接剂能够满足高温要求。最后,采用新研制的铌基合金做基底材料,设计了工形的光纤光栅温度压力传感器,并进行了相关的实验测试,测试结果表明其性能及技术指标均符合实际使用的要求。解决在特殊环境下服役的光纤光栅传感器的以下几个问题①扩展量程②增敏③温度补偿④交叉敏感⑤迟滞问题⑥密封保护。
王月明[5](2009)在《光纤光栅传感产业化技术研究及应用》文中研究指明发展高技术实现产业化是培育新的经济增长点,保持国民经济持续稳定增长的关键环节;是促进产业结构优化升级,提高产业整体素质的强大动力。光纤光栅作为当今先进传感技术的研究始于30年前,其应用的研究有十余年时间,光纤光栅传感器的研究已经发展形成了多参量、多种类和多用途的格局,显示出良好的技术前景和广阔的应用前景。光纤光栅传感器在国外不断地商业化,在传感器市场所占份额不断增长,形成了可观的经济规模和效益。近年来面对经济和国防建设的迫切需求,国内掀起了光纤光栅传感技术的研究热潮,但研究多数体现在原理性或少量的个别样机研制方面,对其产业化研究较少。因此打破国外技术垄断、提高新产品竞争力,满足国家建设的需求,其产业化研究是关键。光纤光栅传感器种类繁多,但一般是由光纤光栅、传感探头、解调仪三部分组成,在设计、生产制备、工程应用等光纤光栅传感系统产业化过程中有诸多共性。本论文主要以布喇格光纤光栅传感器以及基于布喇格光纤光栅温度传感器的火灾报警系统为研究对象,分别对光纤光栅传感系统三大组成部分(光纤光栅、传感探头、解调仪)规模化生产制备中存在的关键技术、核心工艺、生产规范及其工程应用进行了系统研究,优化形成了规模化的生产体系和国产化的成套技术。具体研究内容如下:(1)敏感元件光纤光栅的产业化研究:从传感用光纤光栅的要求出发,通过对光栅写入工艺、规模化技术和封装工艺的研究,总结出一套完整的光纤光栅规模化生产工艺和满足传感要求的质量控制规范。(2)光纤光栅传感器的产业化研究:以目前最具生产规模化的光纤光栅温度传感器为研究对象,从温度传感的要求出发,通过传感器封装实验,研究了传感器的结构合理性和规模化生产的封装工艺。通过对生产工艺中关键技术问题的研究,形成了FBG温度传感器工业化生产的工艺规范和生产线技术经济指标。根据FBG传感器的特点,综合光通信等行业的相关标准,对光纤光栅传感器的可靠性进行了研究,提出了FBG传感器可靠性分析的步骤和传感器失效的判据。(3)解调仪的规模化生产与工程应用研究:由于光纤光栅传感信号解调除包含电路、光路部分外,还有光电转换部分的关键器件,解调技术非常复杂。通过分析光纤光栅传感信号解调方法,对解调仪关键技术进行研究,突破技术瓶颈,实现了解调仪的国产化、规模化生产。通过解调仪在工程现场的应用研究,形成了一套完整的解调仪规模化生产工艺和质量控制规范。(4)光纤光栅传感系统的工程化应用:以光纤光栅火灾报警系统在油罐、桥梁中的应用实例,研究分布式FBG传感系统在工程应用中的特殊要求,包括传感器保护、安装与现场检测以及提高传感器的成活率和耐久性等问题。
吴海峰[6](2009)在《井下高温高压光纤光栅传感器的理论与现场测试研究》文中提出本文对光纤光栅传感技术进行了系统的理论与实验研究。具体内容包括:光纤光栅的基本理论与传感原理分析;光纤光栅封装技术的实验研究;光纤光栅高温高压单双参量的实验研究;光纤光栅传感器在油气井下的现场测试研究;光纤光栅液位传感器的实验研究。首先介绍了光纤光栅的发展过程、研究现状及光纤光栅传感技术在高温高压油气井下的应用前景。在此基础上,对光纤光栅的基本理论与传感理论作出系统分析。其次,根据光纤布拉格光栅的传感理论,对其封装工艺进行了大量的实验研究。其中包括光纤布拉格光栅对温度应力增减敏的实现方法研究,不同增减敏基底材料的对比实验研究。在此研究的基础上,为实现高温高压油气井下的应用,分别从单、双参量两个不同角度对已设计封装的光纤布拉格光栅传感器做了大量的高温高压实验研究。实验结果表明,该设计传感器在温度0~300℃、压力0~40MPa的范围内,布拉格中心波长与目标参量具有良好的线性关系,亦无明显迟滞现象出现,测量温度、压力的精度分别达到±0.1℃和±0.1MPa。现场测试结果也说明该设计传感器自身性能稳定,与实验室内的实验结果相符。最后对液位传感技术的背景及现状作了分析,着重对高灵敏度光纤布拉格光栅压力传感结构进行了设计,并开展了实验研究。结果表明,该设计可以感测到0~10cm范围内水位变化,其精度小于2.5mm。
张锦龙[7](2009)在《基于光纤光栅的传感和解调技术研究》文中研究指明光纤传感器技术是通过传感器从自然信源获取信息,并对信息进行处理和识别的一门多学科交叉的现代科学,它与通信技术、计算机技术构成信息产业的三大支柱。该技术涉及到激光技术、纤维光学、非线性光学、电子技术、计算机技术、通信技术、信号处理技术等多个学科和领域。随着传感技术的深入研究与应用,光纤光栅传感技术正要向着网络化、智能化和实用化方向发展,传感解调技术也将向着高速度、高精度和分布式测量等方向发展。本文在调研光纤传感的特点和其在军事、民用领域的应用以及国内外研究进展的基础上,研究了光纤光栅传感技术:分析了光纤光栅传感解调技术的优、劣势,以及今后研究的方向与待解决的技术难点;依据耦合模理论分析方法研究了光纤光栅的光学特性和传感机理;总结了光纤光栅的分类及各类型光纤光栅的制作方法;对多种光纤光栅传感器和解调方案进行了系统的理论和实验研究,设计了四种传感器和三种解调结构,并成功构建了光纤光栅无线传感网络。其主要研究工作和创新成果(黑体部分)如下:针对光纤光栅传感技术实用化中的交叉敏感问题,设计了渐变型等强度悬臂梁结构,研究其对光纤光栅调谐的温度补偿机理,实验验证了该悬臂梁对光纤光栅线性、无啁啾的调谐和温度补偿。采用渐变型悬臂梁调谐光纤布拉格光栅(FBG),通过测定光栅反射谱双峰的位置,使用一根光栅实现了应力和温度双参量同时传感测量。应力和温度传感的灵敏度分别为KF=0.125nm/N和KT=0.0124nm/℃。设计并实现了基于带宽检测的啁啾光纤光栅位移传感器,通过测定啁啾光栅反射谱带宽实现位移的测定,位移传感的灵敏度为K=0.05nm/mm。设计并实现了基于光强检测的啁啾光纤光栅位移传感器。该系统利用电路方法测定光强,提高了测量精度并降低了成本。位移传感的灵敏度为K=0.58pm/mm。研究FBG化学浓度传感器,对丙二醇溶液浓度的测量进行了实验研究,分析了温度敏感对化学浓度的影响及其去敏方法。通过测定溶液折射率的变化实现其对浓度的检测。设计并实现了基于交叉相位调制(XPM)技术的锁相光纤光栅传感器解调系统。采用XPM技术避免了压电陶瓷(PZT)等机械结构的使用,大大提高了系统速度和可重复性,对温度的测量精度可达0.1℃。分析了外界环境对M-Z结构的影响,并提出以LiNbO3波导器件克服环境对干涉器件影响的改进方案。设计了基于保偏型光纤环镜的波长解调系统,分析了其输入光波长和输出光功率分配特性,进行数值仿真并搭建了解调系统。通过调节保偏光纤长度、耦合器耦合系数、保偏光纤主轴角度,实现对测量范围和系统分辨率的调控,并能通过软件自动测定其结构参数。系统在解调范围大于1 nm时,分辨率小于1pm,测量精度小于±1pm。设计了采用保偏光纤和偏振分束器构建干涉仪的传感解调方案,仿真分析了系统结构参数对输出光强与波长对应关系的影响,并搭建实验系统。系统通过调节保偏光纤长度、保偏光纤主轴角度,实现对测量范围和系统分辨率的调控,在解调范围大于1nm时,分辨率小于1pm,测量精度小于±1pm。基于LabVIEW软件平台开发了针对不同传感解调方案的光纤光栅传感解调控制软件,成功地应用于不同机理、不同结构FBG传感器的结构参数测定、数据处理和实时二维图像显示。该软件是传感系统能够脱离实验室,进入应用领域的关键,具有通用性。论文最后对研究工作进行了总结,给出了进一步研究的方向。
樊伟[8](2008)在《光纤光栅传感技术的研究》文中研究指明油气井下的压力温度信息是进行地层油气含量分析的重要依据。然而,电子类传感手段都容易受电磁干扰、测量精度不高、实时性差,因高温高压环境而只能短期测试。光纤光栅传感器能够对井下压力温度进行永久的实时在线分布式检测,成为解决上述难题的突破点。本文对光纤光栅传感器的基本理论以及技术进行了系统的研究,主要包括光纤光栅传感机理、温度以及压力响应增敏技术,封装聚合物材料的热学和力学特性、聚合物封装光纤光栅传感原理以及封装固化工艺,针对油气井下等高温高压测量环境,提出采用聚合物封装光纤光栅实现测量的方案,实现对较高温度以及压力的区分测量,围绕以上各方面进行了大量实验,并对实验结果进行了详细深入的分析。最后针对高温高压油气井的要求,设计了基于弹性圆形简封装的FBG温度和压力传感器。对传感器温度27—196℃、压力0—44MPa范围进行了实验研究,得到温度传感器的响应灵敏度为0.0112nm/℃,压力传感器的响应灵敏度为0.0302nm/MPa,精度为±1℃和±0.1MPa。
况庆强,刘永东,桑明煌,聂义友[9](2008)在《光纤光栅传感原理及其实用化问题的研究》文中指出该文在介绍光纤光栅传感原理、模型的基础上,对光纤光栅传感器实用化面临的两大难题—交叉敏感和波长微小位移的解调技术的几种方法进行了研究和探讨,讨论了可能的解决方法.
冯德全[10](2007)在《光纤光栅传感关键技术的研究》文中研究表明本文针对长输油管线的温度和压力测量,系统研究了光纤光栅传感实用化的几个关键性技术。论文主体由以下几部分组成:光纤光栅增敏技术;光纤光栅封装技术;光纤光栅传感器在油气管线上的波分复用技术。首先针对裸光纤光栅对压力、温度响应灵敏度低的问题,分析研究了不同的增敏技术。提出了基于金属贴片式和管式封装的温度增敏技术,试验结果表明,在0—90℃温度范围内其响应灵敏度约为裸光纤光栅的3倍。根据输油管线温度和压力测量要求,设计了基于悬臂梁和波登管相结合的一种灵敏度和测量范围可调的光纤光栅压力传感器。在0—10MPa的压力条件下,其压力响应灵敏度最大为0.188nm/MPa,是裸光栅的63倍。封装增敏后的温度、压力传感器具有良好的线性度和重复性。其次针对一般封装工艺封装的光纤光栅容易出现啁啾现象以及传感器的线性度、灵敏度等传感性能波动行为,设计了一种可调预应力架,很大程度上改进了现有工艺的缺陷。对改进封装后的44个光栅进行了温度传感测试,实验表明无论是封装在管式结构还是封装在片式结构上的传感器都实现了温度增敏,且具有良好的线性度,其中43个传感器的线性度可达0.99以上。温度的响应灵敏度系数在1.94×10-5~2.21×10-5/℃之间,与理论值(2.08×10-5/℃)非常吻合,完全实现了封装工艺对光纤光栅传感器的灵敏度、重复性以及线性度等性能指标的有效控制。最后针对波分复用技术对传感器性能的要求以及信噪比和波长带宽等因素对复用的传感器数目限制问题,根据输油管线温度、压力变化范围,通过温度、压力、应变传感器灵敏度的优化配置和封装工艺的改进,进一步提高了封装后的传感器在带宽、反射率方面的稳定性,在带宽为45nm的范围内,实现了一条光纤上可复用20个光纤光栅传感器的准分布式温度、压力、应变传感网络技术。
二、光纤光栅传感器实用化的关键性技术研究(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、光纤光栅传感器实用化的关键性技术研究(论文提纲范文)
(1)基于离子插层Pt/MoO3光纤光栅氢气传感器的研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景与意义 |
1.2 光纤氢气传感器的研究现状 |
1.2.1 光纤氢气传感器 |
1.2.2 氢气敏感材料 |
1.2.3 本文的主要研究内容和思路 |
第2章 光纤光栅传感原理和MoO_3 氢气敏感材料 |
2.1 光纤光栅 |
2.1.1 光纤光栅制备技术 |
2.1.2 光纤光栅传感原理 |
2.2 MoO_3 氢气敏感材料 |
2.2.1 MoO_3 晶体结构 |
2.2.2 MoO_3 氢敏原理 |
2.2.3 α-MoO_3 制备方法 |
2.3 离子插层α-MoO |
2.4 材料表征方法 |
2.5 本章小结 |
第3章 基于Pt/MoO_3 的光纤光栅氢气传感器的制备和性能分析 |
3.1 Pt/MoO_3 氢敏材料的制备 |
3.1.1 实验试剂和仪器 |
3.1.2 材料合成路线 |
3.2 传感器制作流程和实验平台的搭建 |
3.2.1 传感器制作流程 |
3.2.2 实验平台的搭建 |
3.3 Pt/MoO_3 氢敏性能分析 |
3.3.1梯度性实验 |
3.3.2 传感器50 次循环性能 |
3.3.3 1.5%氢气重复性 |
3.3.4 稳定性 |
3.3.5 Pt/MoO_3 氢敏性能小结 |
3.4 Pt/MoO_3 结构表征与分析 |
3.4.1 X射线衍射(XRD)物相分析 |
3.4.2 扫描电镜(SEM)形貌分析 |
3.4.3 透射电镜(TEM)分析 |
3.4.4 拉曼光谱分析 |
3.5 本章小结 |
第4章 基于Na离子插层Pt/MoO_3 光纤光栅氢气传感器的制备和性能分析 |
4.1 研究思路 |
4.2 Na离子插层Pt/MoO_3 氢敏材料的制备 |
4.2.1 实验试剂和仪器 |
4.2.2 材料合成路线 |
4.3 不同浓度Na离子插层Pt/MoO_3 的氢敏性能分析 |
4.3.1梯度性实验 |
4.3.2 传感器50 次循环性能 |
4.3.3 1.5%氢气重复性 |
4.3.4 Na离子插层Pt/MoO_3 氢敏性能小结 |
4.4 离子插层Pt/MoO_3 结构表征与分析 |
4.4.1 X射线衍射(XRD)物相分析 |
4.4.2 扫描电镜(SEM)形貌分析 |
4.4.3 透射电镜(TEM)分析 |
4.4.4 拉曼光谱分析 |
4.4.5 电感耦合等离子体(ICP)分析 |
4.5 离子插层改性原理 |
4.6 本章小结 |
第5章 插层离子种类对Pt/MoO_3 氢敏重复性的影响 |
5.1 研究思路 |
5.2 Li离子和K离子插层Pt/MoO_3 氢敏材料的制备 |
5.2.1 实验试剂和仪器 |
5.2.2 材料合成路线 |
5.3 Li离子和K离子插层Pt/MoO_3 重复性分析 |
5.4 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 本文内容与创新点总结 |
6.2 后续工作展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读学位期间获得与学位论文相关的科研成果 |
(2)自适应温度补偿超高精度FBG传感系统(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题背景及研究意义 |
1.2 光纤布拉格光栅传感器系统的研究现状 |
1.3 本课题的创新及预期达到的目标 |
1.4 本课题主要内容 |
第2章 FBG 传感系统互相关算法的解调设计及优化 |
2.1 引言 |
2.2 互相关算法及验证试验 |
2.2.1 理论部分 |
2.2.2 互相关算法验证实验 |
2.3 系统初步实验及问题 |
2.3.1 系统简单介绍 |
2.3.2 实验结果及问题 |
2.4 实验系统优化 |
2.4.1 激光光源部分优化 |
2.4.2 DSP 芯片选型及对比分析 |
2.4.3 DSP2812 平台到 DSP5509 平台程序的移植和优化 |
2.4.4 硬件优化 |
2.5 本章小结 |
第3章 FBG 传感系统及实验标定 |
3.1 引言 |
3.2 实验装置简述 |
3.2.1 可调谐光源装置简述及其性能分析 |
3.2.2 传感部件简述及其参数分析 |
3.2.3 DSP 解调模块简述及其性能分析 |
3.3 光纤光栅传感系统实验测定 |
3.3.1 零度条件下系统实验 |
3.3.2 室温条件下系统实验 |
3.4 本章小结 |
第4章 光纤布拉格光栅传感系统的传感研究 |
4.1 引言 |
4.2 应力和温度传感原理 |
4.2.1 应力传感原理 |
4.2.2 温度传感原理 |
4.3 实验装置及实验过程简述 |
4.3.1 实验测力装置简述 |
4.3.2 实验测温装置简述 |
4.3.3 实验过程简述 |
4.4 实验结果及数据分析 |
4.4.1 应力传感实验结果及分析 |
4.4.2 温度传感实验结果及分析 |
4.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(3)输油管道振动探伤关键技术研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 管道测量技术的发展现状 |
1.3 光纤光栅传感技术的研究现状 |
1.4 课题来源背景、目的及意义 |
1.5 本论文的研究内容 |
第二章 光纤光栅光学传感特性 |
2.1 光纤光栅传感技术的研究 |
2.1.1 光纤光栅的分类 |
2.1.2 光纤光栅的写入技术 |
2.2 光纤光栅(FBG)的基本光学特性 |
2.2.1 波导结构 |
2.2.2 基本光学参数 |
2.2.3 光纤光栅反射峰的特点 |
2.3 光纤光栅的基本传感原理 |
2.3.1 光纤温度传感模型 |
2.3.2 FBG 应变传感模型 |
2.4 FBG 传感信号的检测 |
2.4.1 概述 |
2.4.2 光纤光栅常用解调方法 |
2.5 本章小结 |
第三章 光纤光栅振动传感器 |
3.1 激励源与振动信号传播机理 |
3.1.1 振动信号 |
3.1.2 振动分类 |
3.1.3 振动信号传播机理 |
3.1.4 常见的几种振动分析 |
3.2 振动传感器概述 |
3.2.1 振动传感器简介 |
3.2.2 光纤传感器 |
3.3 光纤光栅振动传感器 |
3.3.1 振动传感器力学模型 |
3.3.2 方案的选择 |
3.3.3 光纤光栅加速度振动传感器结构及其原理 |
3.3.4 光纤光栅加速度振动传感器的基本参数 |
3.4 光纤光栅传感器可靠性 |
3.5 本章小结 |
第四章 光纤 Bragg 光栅振动传感器实验研究及性能测试 |
4.1 光纤 Bragg 光栅振动传感器 |
4.1.1 传感器的材质选择 |
4.1.2 测振外壳的组装图 |
4.1.3 光纤 Bragg 光栅的粘贴 |
4.1.4 传感器总体装配图 |
4.2 实验及结果分析 |
4.2.1 实验系统 |
4.2.2 光纤光栅振动传感器的特性分析 |
4.2.3 横向抗干扰性分析 |
4.2.4 冲击实验 |
4.3 本章小结 |
第五章 总结与展望 |
5.1 全文总结 |
5.2 下一步工作的展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士期间发表的论文 |
详细摘要 |
(4)特殊环境下服役的光纤光栅传感器功能性封装技术的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 光纤光栅技术的发展历程 |
1.3 光纤光栅传感技术的研究现状 |
1.4 油气井下光纤光栅传感技术的应用进展 |
1.5 课题的来源、目的及意义 |
1.6 本论文的主要工作 |
第二章 光纤布拉格光栅的基本理论 |
2.1 光纤光栅的结构及分类 |
2.1.1 光纤结构及分类 |
2.1.2 光纤光栅结构及分类 |
2.2 光纤传光原理 |
2.3 光纤布拉格光栅的耦合模理论 |
2.3.1 光纤中存在的模式 |
2.3.2 耦合模理论 |
2.3.3 光纤布拉格光栅的耦合模理论分析 |
2.4 传感原理 |
2.4.1 应变传感理论 |
2.4.2 温度传感理论 |
2.4.3 压力传感理论 |
2.5 温度压力的区分测量方法 |
2.6 小结 |
第三章 封装结构与基底材料 |
3.1 封装结构 |
3.1.1 只对温度敏感的封装结构 |
3.1.2 只对压力敏感的封装结构 |
3.1.3 可同时区分测量温度压力的封装结构 |
3.2 基底材料 |
3.2.1 高温合金简介 |
3.2.2 基底材料的特性对传感器性能的影响 |
3.3 基底材料的研制与封装结构设计 |
3.3.1 材料的研制 |
3.3.2 封装结构的设计 |
3.4 小结 |
第四章 粘接剂的研究 |
4.1 粘接剂的基础原理 |
4.1.1 粘接剂的有关理论 |
4.1.2 环氧树脂改性处理 |
4.2 粘接剂的实验研究 |
4.2.1 环氧树脂粘接剂 |
4.2.2 粘接剂性能测试 |
4.3 小结 |
第五章 封装实验及结果分析 |
5.1 实验系统及实验过程 |
5.1.1 实验系统 |
5.1.2 实验过程 |
5.2 误差分析 |
5.2.1 传感器的灵敏度误差 |
5.2.2 传感器的静态误差 |
5.3 光纤光栅传感器封装的其它实验 |
5.3.1 光栅粘贴方式的实验研究 |
5.3.2 不同基底材料的对比实验研究 |
5.4 小结 |
第六章 总结与展望 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位论文期间发表的论文 |
详细摘要 |
(5)光纤光栅传感产业化技术研究及应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题研究的背景和意义 |
1.1.1 研究背景 |
1.1.2 课题研究的意义 |
1.2 光纤光栅传感技术及其工程应用现状 |
1.2.1 光纤光栅传感技术概述 |
1.2.2 光纤光栅传感技术国内外研究现状 |
1.2.3 光纤光栅传感技术国内外工程应用现状 |
1.2.4 光纤光栅传感技术发展前景 |
1.3 光纤光栅传感技术产业化现状及关键问题 |
1.4 本文研究的主要内容 |
第2章 光纤光栅敏感元件的产业化研究 |
2.1 光纤光栅工业化生产的关键技术 |
2.2 光纤光栅写入技术及关键工艺研究 |
2.3 光纤光栅封装技术及关键工艺研究 |
2.4 光纤光栅工业化生产的实现 |
2.5 本章小结 |
第3章 光纤光栅温度类传感器的产业化研究 |
3.1 FBG温度类传感器结构设计 |
3.1.1 光纤光栅封装位置及形状的选择 |
3.1.2 光纤光栅与外壳保护层的固定方式 |
3.2 FBG温度类传感器生产规模化 |
3.2.1 FBG温度类传感器生产流程 |
3.2.2 FBG温度类传感器工业化生产的装备 |
3.2.3 FBG温度类传感器工业化生产操作规范 |
3.2.4 FBG温度类传感器生产线技术经济指标 |
3.3 FBG温度传感器产品测试 |
3.3.1 FBG温度传感器可靠性增长试验研究 |
3.3.2 FBG温度传感器使用寿命研究 |
3.3.3 FBG温度传感器使用寿命预估方法 |
3.4 本章小结 |
第4章 光纤光栅解调器关键技术研究 |
4.1 光纤光栅传感信号解调方法 |
4.1.1 可调谐激光扫描法 |
4.1.2 匹配FBG滤波解调法 |
4.1.3 非平衡M-Z干涉仪法 |
4.1.4 可调谐滤波器解调法 |
4.2 基于F-P滤波器的波长解调仪设计 |
4.2.1 滤波器调制结构 |
4.2.2 滤波片调制结构的创新设计 |
4.3 FBG解调仪工程化应用研究 |
4.3.1 波长选择器工程化应用的可靠性研究 |
4.3.2 FBG解调仪工程化应用的可靠性研究 |
4.3.3 FBG解调仪加速寿命试验方案 |
4.4 解调器生产工艺与质量控制 |
4.4.1 波长选择器的生产流程 |
4.4.2 FBG解调器的生产操作规范 |
4.4.3 FBG解调器质量控制 |
4.5 本章小结 |
第5章 FBG传感系统规模化工程应用研究 |
5.1 FBG传感系统工程应用需解决的关键问题 |
5.2 FBG传感系统油罐安全监测工程实验 |
5.2.1 油罐上FBG传感器安装现场主要问题 |
5.2.2 工程项目概况 |
5.2.3 FBG温度传感器安装方式比较实验 |
5.3 FBG传感系统油罐安全监测工程安装工艺 |
5.4 FBG传感器在桥梁等重大工程结构监测实验 |
5.4.1 光纤光栅传感器布设工艺的结构试验 |
5.4.2 FBG传感系统在桥梁等重大工程结构安装与保护工艺研究 |
5.4.3 提高FBG应变传感器成活率的技术研究 |
5.5 FBG解调仪现场使用问题 |
5.6 远距离FBG传感系统工程安装技术研究 |
5.7 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 全文总结 |
6.2 展望 |
参考文献 |
攻读博士学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
(6)井下高温高压光纤光栅传感器的理论与现场测试研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 光纤光栅技术的发展概况 |
1.3 光纤光栅传感技术的研究现状 |
1.4 油气井下光纤光栅传感技术的应用进展 |
1.5 课题的来源、目的及意义 |
1.6 本论文的主要工作 |
第二章 光纤布拉格光栅的基本理论 |
2.1 光纤光栅的结构及分类 |
2.1.1 光纤结构及分类 |
2.1.2 光纤光栅结构及分类 |
2.2 光纤传光原理 |
2.3 光纤布拉格光栅的耦合模理论 |
2.3.1 光纤中存在的模式 |
2.3.2 耦合模理论 |
2.3.3 光纤布拉格光栅的耦合模理论分析 |
2.4 传感原理 |
2.4.1 应变传感理论 |
2.4.2 温度传感理论 |
2.4.3 压力传感理论 |
2.5 温度压力的区分测量方法 |
2.6 小结 |
第三章 光纤光栅封装技术研究 |
3.1 封装方法研究 |
3.1.1 保护性封装 |
3.1.2 敏化封装 |
3.1.3 补偿性封装 |
3.2 应用难点分析 |
3.3 封装实验研究 |
3.3.1 预应力的施加方法及光栅粘贴方法研究 |
3.3.2 不同基底材料的温度封装研究 |
3.3.3 不同基底材料的压力封装研究 |
3.4 小结 |
第四章 高温高压传感器的实验研究 |
4.1 单参量研究 |
4.1.1 原理分析 |
4.1.2 高温传感研究 |
4.1.3 高压传感研究 |
4.2 双参量研究 |
4.2.1 难点分析 |
4.2.2 高温高压区分测量技术研究 |
4.3 现场测试实验研究 |
4.3.1 传感器在反应釜内的定标实验结果 |
4.3.2 现场测试系统及测试难点分析 |
4.3.3 传感器在井下的测试及结果 |
4.4 小结 |
第五章 液位传感器的应用研究 |
5.1 液位传感器的发展现状 |
5.1.1 液位传感器的现状分析 |
5.1.2 液位传感器的种类及原理分析 |
5.2 光纤光栅液位传感器的实验研究 |
5.2.1 传感结构设计 |
5.2.2 传感理论分析 |
5.2.3 实验研究及结果分析 |
5.2.4 实验误差分析 |
5.3 小结 |
第六章 总结 |
致谢 |
参考文献 |
攻读硕士学位期间公开发表的论文 |
详细摘要 |
(7)基于光纤光栅的传感和解调技术研究(论文提纲范文)
摘要 Abstract 目录 第一章 绪论 |
1.1 光纤传感技术概述 |
1.1.1 光纤传感技术及其优势 |
1.1.2 光纤传感器的应用 |
1.2 光纤光栅传感及解调技术概述 |
1.2.1 光纤光栅传感器及国内外研究进展 |
1.2.2 光纤光栅传感解调技术及其面临的问题 |
1.3 本论文研究内容及结构安排 第二章 光纤光栅基本理论及传感机理 |
2.1 光纤光栅耦合模理论 |
2.2 光纤光栅的类型及制作技术的研究 |
2.2.1 光纤光栅的分类 |
2.2.2 光纤光栅的制作技术 |
2.3 FBG的温度和应变传感研究 |
2.4 本章小结 第三章 光纤光栅传感器理论及关键技术研究 |
3.1 双三角形结构悬臂梁温度补偿技术研究 |
3.1.1 等强度悬臂梁的均匀调谐 |
3.1.2 改进的温度自补偿方法 |
3.2 基于特殊结构悬臂梁的温度和应力双参量传感器设计 |
3.2.1 特殊结构悬臂梁应用于温度和应力双参量传感 |
3.2.2 温度和应力双参量传感器的测试与分析 |
3.3 基于带宽检测的啁啾光纤光栅位移传感器设计 |
3.3.1 啁啾光纤光栅应用于位移传感 |
3.3.2 毫米级位移所对应的波长测试与分析 |
3.4 基于光强检测的啁啾光纤光栅位移传感器设计 |
3.4.1 啁啾光纤光栅应用于位移传感 |
3.4.2 毫米级位移所对应波长的测试与分析 |
3.5 基于FBG的化学浓度传感器设计 |
3.5.1 FBG应用于化学浓度传感器 |
3.5.2 不同化学浓度的测试与分析 |
3.6 本章小结 第四章 光纤光栅传感器干涉法解调技术的研究与实现 |
4.1 应用于三种解调结构的干涉解调 |
4.2 基于交叉相位调制的解调系统设计 |
4.2.1 交叉相位调制分析 |
4.2.2 XPM在传感解调系统中的应用 |
4.2.3 测温解调系统的测试与分析 |
4.3 基于保偏光纤环镜的解调系统设计 |
4.3.1 保偏型光纤环镜分析 |
4.3.2 保偏FLM在解调系统中的应用 |
4.3.3 波长解调系统的测定与分析 |
4.4 基于偏振分束器的解调系统设计 |
4.4.1 偏振分束器干涉仪分析 |
4.4.2 PBS干涉仪应用于解调系统 |
4.4.3 波长解调系统的测定与分析 |
4.5 本章小结 第五章 LabVIEW在光纤光栅传感解调系统中的应用研究 |
5.1 LabVIEW简介 |
5.2 基于LabVIEW的解调软件实现 |
5.3 本章小结 第六章 总结 |
6.1 论文主要研究工作 |
6.2 主要创新点 |
6.3 存在的问题及改进措施 参考文献 致谢 攻读学位期间发表的学术论文 |
(8)光纤光栅传感技术的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 引言 |
1.1 课题研究的技术基础和背景 |
1.1.1 光纤光栅技术概要 |
1.1.2 光纤光栅传感技术的发展与应用 |
1.1.3 光纤光栅传感网络在石油工业中的应用前景 |
1.2 国内外的研究现状 |
1.3 本论文研究的目的和意义 |
第二章 光纤光栅理论模型以及传感机理分析 |
2.1 光纤Bragg光栅的理论模型 |
2.1.1 光纤Bragg光栅折射率分布特性分析 |
2.1.2 光纤Bragg光栅耦合模理论分析 |
2.2 光纤光栅传感机理分析 |
2.2.1 光纤Bragg光栅温度传感原理 |
2.2.2 光纤Bragg光栅应变传感原理 |
2.2.3 光纤Bragg光栅压力传感原理 |
2.2.4 光纤Bragg光栅应变-温度交叉敏感问题及现有方案讨论 |
2.3 光纤光栅温度压力双参量传感器设计思路 |
2.3.1 光纤Bragg光栅双参量传感器设计问题 |
2.3.2 光纤Bragg光栅温度压力双参量传感器设计思路 |
第三章 光纤光栅高压传感技术研究 |
3.1 工程监测对光纤光栅传感器的要求 |
3.2 光纤光栅压力传感器的设计 |
3.2.1 光纤光栅压力传感器件设计思路 |
3.2.2 光纤光栅压力传感器的温度补偿 |
3.2.3 光纤光栅压力传感器件设计方案 |
3.2.4 光纤光栅压力传感头的设计 |
3.2.5 光纤光栅压力传感器实验 |
3.3 光纤光栅压力传感器井下测试结果 |
3.4 本章小结 |
第四章 光纤光栅高温传感技术研究 |
4.1 高温光纤光栅 |
4.2 光纤光栅高温响应特性研究 |
4.2.1 光纤光栅非线性效应的理论研究 |
4.2.2 光纤光栅温度增敏原理 |
4.3 光纤光栅温度传感器的实验 |
4.4 光纤光栅压力传感器下井测试结果 |
4.5 本章小结 |
第五章 总结 |
参考文献 |
(9)光纤光栅传感原理及其实用化问题的研究(论文提纲范文)
1 光纤光栅传感原理和传感模型 |
2 应用中的问题研究及对策 |
2.1 光纤光栅对不同传感量交叉敏感量的消除 |
2.1.1 应变 |
2.1.2 参考光纤光栅法 |
2.1.3 啁啾光栅法[4] |
2.1.4 利用长周期光纤光栅的特性避免交叉敏感[5] |
2.2 能检测波长微小偏移的解调系统 |
2.2.1 匹配光栅滤波法[7] |
2.2.2 可调谐F-P腔滤波器解调法[8] |
2.2.3 可调窄带光源定标解调技术[7] |
2.2.4 非平衡M-Z光纤干涉仪解调法[7] |
3 结束语 |
(10)光纤光栅传感关键技术的研究(论文提纲范文)
摘要 |
ABSTRACT |
第一章 绪论 |
1.1 光纤光栅简介 |
1.1.1 光纤光栅的种类 |
1.1.2 光纤光栅的重要性 |
1.2 光纤光栅传感器的研究与应用现状 |
1.3 光纤光栅传感器发展现存难点 |
1.4 本课题的目的和意义 |
1.5 本论文的主要研究内容 |
第二章 光纤光栅理论模型以及传感机理分析 |
2.1 光纤布拉格光栅的理论模型 |
2.1.1 光纤光栅折射率分布特性分析 |
2.1.2 光纤光栅耦合模理论分析 |
2.2 光纤光栅传感机理分析 |
2.2.1 光纤光栅温度传感原理 |
2.2.2 光纤光栅应变传感原理 |
2.2.3 光纤光栅压力传感原理 |
2.2.4 光纤光栅动态磁场传感原理 |
2.3 光纤光栅温度—应变交叉敏感问题 |
2.4 小结 |
第三章 光纤光栅传感增敏实验研究 |
3.1 光纤光栅传感增敏技术 |
3.1.1 改进光纤光栅制作材料 |
3.1.2 新的光纤光栅写入方法 |
3.1.3 特殊的封装技术 |
3.2 光纤光栅温度封装增敏实验研究 |
3.2.1 温度增敏原理 |
3.2.2 封装结构及封装工艺 |
3.2.3 测试装置及实验结果 |
3.3 光纤光栅压力封装增敏实验研究 |
3.3.1 压力增敏原理 |
3.3.2 测试装置及实验结果 |
3.4 小结 |
第四章 封装工艺的可靠性分析 |
4.1 工程应用对封装工艺的要求 |
4.2 封装工艺对传感器性能影响分析 |
4.2.1 封装工艺 |
4.2.2 封装工艺对温度传感器性能影响分析 |
4.2.3 封装工艺对压力传感器性能影响分析 |
4.3 封装工艺的性能评价 |
4.4 小结 |
第五章 光纤光栅传感器在油气管线上的应用技术研究 |
5.1 实用化光纤光栅传感器的设计要求 |
5.2 光纤光栅温度压力传感器设计思路 |
5.3 应用于油气管线的光纤光栅温度压力传感器 |
5.4 光纤光栅温度压力传感器的现场实验 |
5.5 光纤光栅网络化传感检测 |
5.5.1 波分复用技术对传感器性能的要求 |
5.5.2 波分复用技术在输油管线上的测试 |
5.6 小结 |
第六章 总结 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的论文及承担的科研课题 |
致谢 |
四、光纤光栅传感器实用化的关键性技术研究(论文参考文献)
- [1]基于离子插层Pt/MoO3光纤光栅氢气传感器的研究[D]. 杨世文. 武汉理工大学, 2019(07)
- [2]自适应温度补偿超高精度FBG传感系统[D]. 赫笑然. 哈尔滨工业大学, 2013(02)
- [3]输油管道振动探伤关键技术研究[D]. 陈娇敏. 西安石油大学, 2012(06)
- [4]特殊环境下服役的光纤光栅传感器功能性封装技术的研究[D]. 宋娟. 西安石油大学, 2011(03)
- [5]光纤光栅传感产业化技术研究及应用[D]. 王月明. 武汉理工大学, 2009(02)
- [6]井下高温高压光纤光栅传感器的理论与现场测试研究[D]. 吴海峰. 西安石油大学, 2009(S1)
- [7]基于光纤光栅的传感和解调技术研究[D]. 张锦龙. 北京邮电大学, 2009(05)
- [8]光纤光栅传感技术的研究[D]. 樊伟. 西北大学, 2008(11)
- [9]光纤光栅传感原理及其实用化问题的研究[J]. 况庆强,刘永东,桑明煌,聂义友. 江西师范大学学报(自然科学版), 2008(01)
- [10]光纤光栅传感关键技术的研究[D]. 冯德全. 西北大学, 2007(05)