面向海洋應(yīng)用的光纖光柵溫度測量系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、海水溫度是海洋環(huán)境的重要參數(shù)，對其分布與變化的描述和分析在海洋監(jiān)測和科學(xué)研究中都有著舉足輕重的地位。光纖光柵(Fiber Bragg Grating，F(xiàn)BG)傳感器天然的抗電磁干擾、遠(yuǎn)距離傳輸、易大量復(fù)用、靈敏度高等特點(diǎn)使其在海洋探測中的應(yīng)用逐漸引起人們的關(guān)注。本文以實(shí)現(xiàn)海洋高靈敏度、高精度、快速測溫為目標(biāo)，對相關(guān)理論和實(shí)現(xiàn)方法開展了一系列的深入研究。主要研究工作如下：
　　第一，針對傳統(tǒng)海洋測溫傳感器響應(yīng)速度慢、線性度差等問題，

2、研制一種適用于海洋溫度測量的基于金屬管和彈簧結(jié)構(gòu)的FBG溫度傳感器，其具有線性度好、靈敏度高、精度高、響應(yīng)速度快的特點(diǎn)。
　　第二，針對現(xiàn)有光纖光柵測量系統(tǒng)解調(diào)速度慢、價格高、精度較低的問題，基于海洋測溫需求提出一種體積小、成本低、響應(yīng)速度快、精度高的基于FBGA（FiberBragg Grating Analyzer）的光纖光柵溫度測量方法。該方法采用F-P熱穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)具為參考光柵的波長校準(zhǔn)算法，解決了FBGA自身波長穩(wěn)定性和準(zhǔn)確

3、度差的問題，提高了系統(tǒng)的測試精度和穩(wěn)定性。
　　第三，針對FBG溫度傳感器的應(yīng)用需求和設(shè)計目標(biāo)，基于海洋工作環(huán)境通過實(shí)驗(yàn)研究對傳感器進(jìn)行設(shè)計優(yōu)化。結(jié)果表明，研制的傳感器完全避免了溫度-應(yīng)變的交叉影響，溫度靈敏度為27pm/℃，響應(yīng)時間可達(dá)58.5ms。
　　第四，研制一種面向海洋應(yīng)用的光纖光柵溫度測量系統(tǒng)，并進(jìn)行了溫度測量系統(tǒng)的綜合性能測試與分析，結(jié)果表明該測量系統(tǒng)具有較好的線性度、重復(fù)性和穩(wěn)定性，能夠滿足±0.1℃測溫精度