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分布式光纤温度压力传感器设计

徐宁 戴明

徐宁, 戴明. 分布式光纤温度压力传感器设计[J]. 中国光学, 2015, 8(4): 629-635. doi: 10.3788/CO.20150804.0629
引用本文: 徐宁, 戴明. 分布式光纤温度压力传感器设计[J]. 中国光学, 2015, 8(4): 629-635. doi: 10.3788/CO.20150804.0629
XU Ning, DAI Ming. Design of distributed optical fiber sensor for temperature and pressure measurement[J]. Chinese Optics, 2015, 8(4): 629-635. doi: 10.3788/CO.20150804.0629
Citation: XU Ning, DAI Ming. Design of distributed optical fiber sensor for temperature and pressure measurement[J]. Chinese Optics, 2015, 8(4): 629-635. doi: 10.3788/CO.20150804.0629

分布式光纤温度压力传感器设计

doi: 10.3788/CO.20150804.0629
基金项目: 中科院长春光机所重大创新项目(No.Y3CX1SS14C)
详细信息
    通讯作者:

    徐 宁(1987—),男,山东莱阳人,博士研究生,研究实习员,2013年于哈尔滨工业大学获得硕士学位,主要从事光电探测成像结构设计和优化分析方面的研究。E-mail:xuninghit@163.com

    戴明(1965—),男,湖北潜江人,博士生导师,研究员,1993年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得硕士学位,主要从事光电平台稳定技术、图像稳定技术及航空光电成像技术方面的研究。E-mail:daim@vip.sina.com

  • 中图分类号: TN253

Design of distributed optical fiber sensor for temperature and pressure measurement

  • 摘要: 为了实现油田井下温度压力的全分布式测量,提出了一种基于光纤散射原理的分布式温度压力测量方法。该方法通过对普通光纤进行封装设计,制作成传感光纤。由于光纤传感器周围流体的温度和压力会对传感光纤内的散射光产生调制作用,通过光纤解调仪解调出光纤拉曼散射参数和布里渊散射频移就能够实现温度和压力的实时在线测量。实验结果表明:设计的分布式光纤温度压力传感器可以实现的温度测量分辨率为0.1 ℃,压力测量分辨率为0.07 MPa。基本满足油田井下温度压力测量的全分布式、实时在线、可靠性高、精度高、抗干扰能力强等要求。
  • 图  1  光纤传感器制作过程

    Figure  1.  Manufacturing process of optical fiber sensor

    图  2  光纤传感器温度传递模型

    Figure  2.  Temperature transfer model of optical fiber sensor

    图  3  光纤传感器压力传递模型

    Figure  3.  Pressure transfer model of optical fiber sensor

    图  4  光纤传感器温度测量实验结果

    Figure  4.  Temperature measuring result of optical fiber sensor

    图  5  光纤传感器压力测量实验结果

    Figure  5.  Pressure measuring result of optical fiber sensor

    表  1  光纤传感器温度标定结果

    Table  1.   Measuring results of system temperature calibration

    性能指标
    空间分辨率/m1
    温度分辨率/℃0.1
    灵敏度/GHz/MPa1.011 4
    线性度0.029 2
    迟滞0.028 3
    下载: 导出CSV

    表  2  光纤传感器压力标定结果

    Table  2.   Measuring results of pressure calibration

    性能指标
    空间分辨率/m0.5
    压力分辨率/MPa0.07
    灵敏度/GHz·MPa-10.014 8
    线性度0.003 3
    迟滞0.005 8
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-02-11
  • 录用日期:  2015-03-13
  • 刊出日期:  2015-01-25

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