實(shí)時(shí)環(huán)境溫度測(cè)量

本文格式為Word版，下載可任意編輯——實(shí)時(shí)環(huán)境溫度測(cè)量??????冊(cè)????長(zhǎng)春理工大學(xué)學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū)導(dǎo)師簽名：

??????????????瑃?????????????????????????????????????目目???光纖光柵解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)??????????????????????．???小結(jié)??????????????????????????????????????????第七章總結(jié)和展望???????????????????????????????。

?謝???????????????????????????????????????。

???課題研究的背景建立合理的戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備意義分外的重大，即能保障能源的安全，避免能源價(jià)格波動(dòng)對(duì)國(guó)內(nèi)能源市場(chǎng)的沖擊。

從??年開(kāi)頭，我國(guó)開(kāi)頭在大連、青島、舟山、寧波四地建設(shè)了首批石油儲(chǔ)備基地。

隨著對(duì)石油需求量的增加，石油庫(kù)規(guī)模擴(kuò)大，油罐容積變大，據(jù)了解，到??年底，中國(guó)的石油儲(chǔ)量達(dá)到????立方米，預(yù)計(jì)??年，中國(guó)的石油儲(chǔ)量將達(dá)到????噸。

??本課題研究的目的及意義熱電偶根本傳感原理是將兩根不同材質(zhì)的金屬線通過(guò)焊接而連在一起，將焊接端置于測(cè)溫的目標(biāo)上，在參考端測(cè)量電壓差，即可得到測(cè)量目標(biāo)的溫度。

熱電集成電路熱敏傳感器的輸出電壓和溫度是成線性比例的，它較高的測(cè)量切實(shí)度即便在較高的溫度范圍內(nèi)也可以很好的使用。

集成電路溫度傳感器具有對(duì)比完善的控制，回響速度對(duì)比快，功率消耗也對(duì)比低，從大體上看，制作成本也不算太高，但是，同時(shí)產(chǎn)生的問(wèn)題就是電路的構(gòu)成相對(duì)對(duì)比復(fù)雜，這就導(dǎo)致了它無(wú)法在油罐溫度測(cè)量的系統(tǒng)中使用。

在研究人員實(shí)現(xiàn)了光纖光柵的紫外側(cè)面寫(xiě)入技術(shù)后，很多國(guó)家都熱衷于這一技術(shù)的應(yīng)用和研究，其應(yīng)用范圍已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了分布式光纖傳感技術(shù)。

而我國(guó)，對(duì)于光纖光柵傳感技術(shù)的研究是最近幾十年才開(kāi)頭的，但是，因這項(xiàng)技術(shù)先天性能的優(yōu)越，使其很快得到了發(fā)展并廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。

光纖光柵傳感技術(shù)之所以可以這樣大范圍的使用，是因?yàn)樗阅苌系膬?yōu)勢(shì)：

①傳感探頭體積小、重量輕、布局簡(jiǎn)單、幾何形狀可塑。

??研究現(xiàn)狀光纖光柵傳感新技術(shù)的展現(xiàn)鞏固了傳感器的實(shí)用性，除了眾所周知的突出優(yōu)點(diǎn)外，如體積小、抗電磁干擾、耐腐蝕性、良好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性等，還有更多基于已確定的新型傳感機(jī)制根基上的優(yōu)勢(shì)，例如成本低、絕對(duì)測(cè)量和獨(dú)特的波長(zhǎng)復(fù)用才能。

這些新的傳感技術(shù)已經(jīng)形成了全新的一代傳感器，為許多重要的測(cè)量提供了新方法，并具有巨大的應(yīng)用潛力。

光纖光柵首次應(yīng)用于大型布局的監(jiān)測(cè)，是采用碳纖維復(fù)合材料代替鋼筋結(jié)構(gòu)，以用來(lái)解決公路橋的嚴(yán)重腐蝕問(wèn)題。

其次，應(yīng)用于大壩的健康監(jiān)測(cè)，為了確保水壩的施工質(zhì)量、長(zhǎng)期使用和水壩的安全性，在施工期間，或者修建完成后對(duì)水壩的力學(xué)參數(shù)的監(jiān)測(cè)，這些都是至關(guān)重要的。

??年我國(guó)首次將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于清江水布埡電站大壩的健康監(jiān)測(cè)，并取得了良好的效果。

由于光纖光柵壽命與監(jiān)測(cè)對(duì)象的壽命相當(dāng)，易于組網(wǎng)，所以這項(xiàng)技術(shù)在大壩的健康監(jiān)測(cè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

??等人將光纖光柵分布式傳感網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于??宇宙飛船的健康??本論文的主要工作柵傳感器的性能，最終確定了使用光纖光柵傳感技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)油罐溫度的測(cè)量研??光纖光柵概述橫向干涉法即利用雙光束舉行干涉，將干涉產(chǎn)生的干涉條紋對(duì)光纖照射以形成光纖光柵，最早用于寫(xiě)入光纖光柵的技術(shù)是全息干涉法。

優(yōu)點(diǎn)：光纖光柵中心波長(zhǎng)的改變可以簡(jiǎn)單地通過(guò)改變兩束光之間的夾角或旋轉(zhuǎn)改變光纖放置位置等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。

缺點(diǎn)：對(duì)照射光源的在空間和時(shí)間上的相干性要求很高，所以，在采用這種方法對(duì)光纖曝光時(shí)對(duì)環(huán)境有更高的要求。

制作光纖光柵的方法還有很多，例如：組合寫(xiě)入法、在線寫(xiě)入法、二氧化碳光纖光柵是在光纖中建立起折射率的周期性分布，使光在光纖中傳播時(shí)的傳傳輸矩陣?yán)碚??，可以推導(dǎo)出滿足光纖布拉格光柵條件的波長(zhǎng)公式。

●?一九?光纖光柵傳感的原理如圖??所示。

將寬帶的光源作為入射光，光沿光纖傳光纖光柵的中心波長(zhǎng)可以寫(xiě)成五?％人?．?當(dāng)溫度和應(yīng)變發(fā)生變化時(shí)，中心波長(zhǎng)的變化量為：

式?．?中第一項(xiàng)為應(yīng)變變化導(dǎo)致的波長(zhǎng)的漂移，第二項(xiàng)為溫度改變導(dǎo)致的波長(zhǎng)的變化。

由于應(yīng)變和溫度可以同時(shí)對(duì)中心波長(zhǎng)產(chǎn)生影響，這就造成測(cè)量時(shí)難以測(cè)量單一變量的變化情況，就是大家所說(shuō)的“交叉敏感”問(wèn)題。

對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，研究人員也提出了很多方法來(lái)加以解決，如：參考光纖光柵法、雙波長(zhǎng)疊柵法、超布局光柵法等。

?令廓??哎??，可得：

柵的封裝技術(shù)主要分為：保護(hù)性封裝、補(bǔ)償性封裝以及敏化封裝。

＼，而壓力增敏方面，封裝光纖光柵常用的基底材料是聚合物或膠，受壓力作用時(shí)基底帶動(dòng)光纖光柵，從而實(shí)現(xiàn)光纖光柵的壓力增敏。

，???行溫度傳感時(shí)，我們就夢(mèng)想它對(duì)應(yīng)變不是特別靈敏。

減敏性封裝通常有兩種方式，其一，是基底選用負(fù)溫度系數(shù)材料；

其二，是通過(guò)布局上的設(shè)計(jì)舉行補(bǔ)償。

布局的補(bǔ)償法一般是對(duì)光纖光柵舉行管式封裝，封裝的材料的選用上應(yīng)選擇具有確定的膨脹系數(shù)的材料。

通過(guò)封裝過(guò)程中適當(dāng)?shù)脑龃箢A(yù)應(yīng)力的方法可以起到溫度補(bǔ)償?shù)男Ч?，但是要選擇合適大小的預(yù)應(yīng)力以及環(huán)境溫度，以保證封裝后可以起到穩(wěn)定的溫度補(bǔ)償效果。

圖??為錢(qián)穎等人根據(jù)布局補(bǔ)償法原理設(shè)計(jì)的一款用于溫度補(bǔ)償?shù)墓苁椒庋b布局圖。

鋤№差善瀘＼耳氧譙＼光煳本文設(shè)計(jì)了的基于光纖光柵傳感技術(shù)的油罐溫度的探測(cè)系統(tǒng)，通過(guò)波分和空分復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)了單罐溫度的網(wǎng)狀測(cè)量。

探測(cè)器的工作模式分為檢測(cè)模式和報(bào)警模式，檢測(cè)模式下系統(tǒng)僅顯示當(dāng)前的溫度值，一旦溫度達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)定的溫度閡值時(shí)，系統(tǒng)就進(jìn)入報(bào)警模式，發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)并顯示展現(xiàn)溫度異常的位置。

油罐溫度顯示報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須滿足以下條件：

警并顯示異常溫度展現(xiàn)的位置；

報(bào)警終止后，系統(tǒng)將復(fù)位，持續(xù)舉行溫度的探測(cè)。

由于本系統(tǒng)的定位功能，所以當(dāng)探測(cè)器展現(xiàn)故障時(shí)，指示燈亮起，同樣也可以查詢到探測(cè)器的故障信息。

??信號(hào)處理的裝置主要是完成光信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)化、數(shù)據(jù)采集和波長(zhǎng)解調(diào)功能。

然后，將處理后的數(shù)據(jù)傳送到監(jiān)控中心的一個(gè)監(jiān)控計(jì)算機(jī)上，由監(jiān)控計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的顯示和集中管理。

信號(hào)處理裝置和管理計(jì)算機(jī)之間的信