新型光纤光栅传感器的研发与应用.docx

新型光纤光栅传感器的研发与应用

目录

一、内容概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.1研究背景与意义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3

1.1.1光纤传感技术发展现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5

1.1.2新型光纤光栅传感器需求分析．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．6

1.2国内外研究现状．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7

1.2.1国外研究进展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

1.2.2国内研究进展．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．11

1.3研究内容与目标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．13

1.3.1主要研究内容．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．14

1.3.2研究目标．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．15

1.4技术路线与研究方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．16

1.4.1技术路线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．19

1.4.2研究方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．20

二、光纤光栅传感器原理及关键技术．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．21

2.1光纤光栅基本原理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．22

2.1.1光纤布拉格光栅机理．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．24

2.1.2光纤光栅传感特性．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．25

2.2新型光纤光栅类型．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．26

2.2.1拉伸式光纤光栅．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．27

2.2.2温度式光纤光栅．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．28

2.2.3应力式光纤光栅．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．30

2.2.4多参数光纤光栅．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．31

2.3关键技术研究．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．32

2.3.1光纤光栅制作工艺．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．38

2.3.2解调系统设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．39

2.3.3信号处理算法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．40

三、新型光纤光栅传感器的研发．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42

3.1研发方案设计．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43

3.1.1总体设计方案．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44

3.1.2关键技术选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．47

3.2核心部件设计与制作．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．49

3.2.1光纤光栅设计与制备．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．50

3.2.2基于新型材料的传感器研制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51

3.3传感器性能测试与表征．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．52

3.3.1静态性能测试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．54

3.3.2动态性能测试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．59

3.3.3环境适应性测试．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．60

四、新型光纤