目前,分布式布里淵光纖傳感技術(shù)已廣泛應(yīng)用于公路、橋梁、隧道和油氣管道等大型基礎(chǔ)設(shè)施的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域。但是受限于傳感器原理,傳統(tǒng)的分布式布里淵光纖傳感技術(shù)只能測量溫度和應(yīng)變信息。為了滿足不斷衍生出的實際測量需求,本論文提出基于光纖布里淵動態(tài)光柵的流體靜壓強/鹽度分布式測量技術(shù)。該技術(shù)基于光纖的相雙折射對流體靜壓強或鹽度的敏感性,利用布里淵動態(tài)光柵測量光纖相雙折射變化,從而實現(xiàn)對靜壓強/鹽度的分布式測量。首先,本論文開展了布里淵動態(tài)光柵的理論研究,理論分析了影響傳感性能的諸多因素,為優(yōu)化實驗系統(tǒng)參數(shù)、提高測量精度和傳感距離提供理論支撐。本論文以布里淵增強型四波混頻為理論模型,描述了布里淵動態(tài)光柵激發(fā)和讀取過程。通過求解耦合波方程,數(shù)值分析探測光功率對光柵反射譜的影響,結(jié)果表明:提高探測光功率會降低反射率、展寬反射譜,降低信噪比和測量精度;研究了泵浦抽空效應(yīng)對傳感距離的限制,表明連續(xù)泵浦光會引起泵浦抽空效應(yīng),限制傳感距離。因此,為了提升傳感距離,應(yīng)該采用脈沖泵浦光激發(fā)布里淵動態(tài)光柵。該內(nèi)容為進一步優(yōu)化系統(tǒng)、提高測量精度提供理論支撐。進而,針對相關(guān)學(xué)者對布里淵動態(tài)光柵能否測量相雙折射仍存在爭... 

【文章來源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁數(shù)】：145 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題背景及研究目的和意義
        1.1.1 光纖分布式傳感器的研究意義
        1.1.2 光纖流體靜壓強/鹽度分布式測量技術(shù)的需求分析
        1.1.3 課題研究目的簡述
    1.2 光纖布里淵動態(tài)光柵分布式測量技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.2.1 布里淵動態(tài)光柵研究歷程
        1.2.2 布里淵動態(tài)光柵分布式測量的研究現(xiàn)狀
    1.3 光纖流體靜壓強/鹽度測量研究現(xiàn)狀
        1.3.1 光纖流體靜壓強測量技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.3.2 光纖溶液鹽度測量技術(shù)研究現(xiàn)狀
        1.3.3 傳統(tǒng)靜壓強/鹽度測量技術(shù)研究現(xiàn)狀總結(jié)
    1.4 本文的主要研究內(nèi)容
第2章 光纖中布里淵動態(tài)光柵理論研究
    2.1 引言
    2.2 受激布里淵散射與布里淵動態(tài)光柵產(chǎn)生機理
    2.3 光纖布里淵動態(tài)光柵特性分析
        2.3.1 相位匹配條件
        2.3.2 布里淵增強四波混頻模型
        2.3.3 探測光對布里淵動態(tài)光柵反射譜的影響
        2.3.4 泵浦抽空效應(yīng)對測量距離的限制
    2.4 本章小結(jié)
第3章 光纖相雙折射和群雙折射差異研究
    3.1 引言
    3.2 保偏光纖相雙折射和群雙折射的特性分析
        3.2.1 相雙折射和群雙折射介紹
        3.2.2 基于Sagnac干涉儀的光纖雙折射測量技術(shù)
    3.3 保偏光纖中相雙折射和群雙折射的理論分析
        3.3.1 保偏光纖雙折射的理論計算
        3.3.2 布里淵動態(tài)光柵測量相雙折射的理論依據(jù)
        3.3.3 Sagnac干涉儀測量群雙折射的理論依據(jù)
    3.4 光纖相雙折射和群雙折射的實驗測量
        3.4.1 基于Sagnac干涉儀的光纖群雙折射測量
        3.4.2 基于布里淵動態(tài)光柵的光纖相雙折射測量
        3.4.3 實驗結(jié)果的對比分析
    3.5 本章小結(jié)
第4章 基于布里淵動態(tài)光柵的流體靜壓強分布式測量技術(shù)研究
    4.1 引言
    4.2 流體靜壓強分布式測量技術(shù)的理論分析
        4.2.1 流體靜壓強對光纖布里淵頻移的影響
        4.2.2 流體靜壓強對光纖雙折射頻移的影響
    4.3 基于布里淵動態(tài)光柵流體靜壓強分布式測量實驗
        4.3.1 實驗裝置
        4.3.2 實驗結(jié)果及分析
    4.4 靜壓強分布測量系統(tǒng)溫度串擾補償技術(shù)
    4.5 本章小結(jié)
第5章 基于布里淵動態(tài)光柵的鹽度分布式測量技術(shù)研究
    5.1 引言
    5.2 基于溶脹材料光纖鹽度傳感器的理論分析
        5.2.1 大分子聚合材料吸濕溶脹原理
        5.2.2 聚酰亞胺材料溶脹特性
        5.2.3 理論分析涂覆層溶脹對傳感光纖的影響
    5.3 基于布里淵動態(tài)光柵的光纖鹽度分布式傳感器
        5.3.1 聚酰亞胺涂覆層傳感光纖的制備
        5.3.2 傳感光纖及鹽度測量過程介紹
        5.3.3 傳感光纖布里淵頻移的特性分析
        5.3.4 基于布里淵動態(tài)光柵的鹽度分布式測量實驗
        5.3.5 系統(tǒng)重復(fù)性的驗證及溫度自補償特性
    5.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻
攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的論文及其它成果
致謝
個人簡歷


【參考文獻】：
期刊論文
[1]用于液壓傳感的雙芯光子晶體光纖（英文）[J]. 李海濤,王曉亮,折麗娟,陳達如.  光子學(xué)報. 2017(07)
[2]Design of PANDA ring-core fiber with 10 polarization-maintaining modes[J]. Haozhe Yan,Shangyuan Li,Zhengyang Xie,Xiaoping Zheng,Hanyi Zhang,Bingkun Zhou.  Photonics Research. 2017(01)
[3]Industrial and medical applications of fiber Bragg gratings（Invited Paper）[J]. Zhengyong Liu,Hwa-Yaw Tam.  Chinese Optics Letters. 2016(12)
[4]Pressure dependence of Brillouin frequency shift in bare silica optical fibers[J]. 顧海棟,董惠娟,張廣玉,何俊,徐寧,Douglas. J. Brown.  Chinese Optics Letters. 2012(10)



本文編號：3190795