| 题名 | 光纤光栅传感技术及在油气井中的应用研究 |
| 作者 | 张向东 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2004 |
| 授予单位 | 中国科学院西安光学精密机械研究所. |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 李育林 |
| 关键词 | 光纤光栅 温度测量 压力测量 油气井 |
| 学位专业 | 光学 |
| 中文摘要 | 本文对光纤光栅传感技术及其在油气井下压力温度测量中的应用进行了系统的研究，主要内容包括：光纤光栅的基本理论和性质；光纤光栅的传感原理及其传感双折射特性；传感用光纤光栅的制作技术研究；光纤光栅传感网络的信号解调、复用技术研究；油气井下光纤Bragg光栅压力、温度测量系统及其试验研究。首先对光纤光栅传感技术的研究现状和仍存在的关键技术问题进行了回顾和分析，通过对目前用于油气井下压力温度测量中的几类光纤传感系统的特性分析和对比，发现光纤光栅技术是油气井下压力温度测量的最佳选择，具有很好的应用前景。在对光纤的光敏性、光纤光栅的成栅机理进行分析基础上，对光纤光栅的机械强度特性和热衰退特性进行了理论研究，得出了一些可用于提高光纤光栅系统可靠性的指导性结论；采用偏振藕合理论对光纤光栅中光波的传输规律及其双折射特性进行了理论研究。接着对光纤Bragg光栅、长周期光纤光栅的传感原理进行了系统分析，重点研究了两类光栅的传感双折射特性及其在实现双参数、多参数测量中的应用问题，并对平面应力和平面应变状态下的传感特性进行了试验研究。从传感应用角度对光纤Bragg光栅、长周期光纤光栅的制作技术进行了研究。通过与通信应用的对比分析，系统归纳了耐高温、高机械强度、增敏去敏三类常见传感用光纤Bragg光栅的制作方法。在对光纤Bragg光栅传感网络的信号解调、复用技术进行系统分析基础上，合作研制了基于悬臂梁调谐的匹配光栅滤波微机处理解调系统和基于可调谐FFP滤波器和DSP处理的数字化解调系统；针对双折射作用下光纤Bragg光栅传感系统的解调技术，提出了采用偏振分离的保偏FFP滤波解调和偏振分离的CCD平行探测解调新方法。最后对油气井下光纤Bragg光栅温度、压力测量技术及其试验问题进行了系统研究。以有限元理论为指导对双侧孔高双折射光纤的结构参数进行了理论模拟分析；以厚壁圆筒为弹性元件设计出了高可靠性井下压力增敏、温度去敏的FBG双参数同时测量系统，利用合作研制的信号解调和专用压力温度标定设备，对传感系统进行了标定并在模拟井中进行了初步试验。 |
| 学科主题 | 光学 |
| 公开日期 | 2011-10-19 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.opt.ac.cn/handle/181661/14134]  |
| 专题 | 西安光学精密机械研究所_中国科学院西安光学精密机械研究所(2010年前) |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张向东. 光纤光栅传感技术及在油气井中的应用研究[D]. 北京. 中国科学院西安光学精密机械研究所.. 2004. |
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