高温高压油气井下实现压力与温度的光测研究

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1、中文摘要翥士釜：兰理妻‘差名，皇唑论文题目：高温高压油气井下实现压力与温度的光测研究硕士生：王琳(签名)兰=绁睦．指导教师：王宏亮(签名)，。之友』摘要本文对光纤光栅高温高压技术以及光纤光栅液位传感技术进行了系统研究。主要包括：光纤Bragg光栅的基本理论及传感原理；光纤Bragg光栅封装技术的理论研究及实验研究；光纤光栅传感器衬底材料的迟滞性研究；高温高压同时区分测量技术研究；光纤光栅液位传感器的实验研究。首先，回顾了传感器发展现状以及应用，分析研究了光在光纤光栅中传输的基本机理，在此基础上建立了光纤光栅温度和应变的传感原理。其次，重点对光纤光栅高温高压

2、双参量测量以及温度、压力区分测量技术进行了实验研究。设计了一种基于钛合金弹圆筒为衬底的光纤Bragg光栅压力传感头，通过实验得到0．014Into／℃的温度响应灵敏度和一0．0127nm／MPa的压力响应灵敏度，压力响应灵敏度和裸光纤Bragg光栅相比提高了4倍，在实现温度压力区分测量的同时，实现了压力增敏。实验结果表明：该光纤光栅传感器有很好的温度和压力响应的线性度和重复性，无显著的迟滞性。然后，实验研究了光纤光栅传感器高温测量的温度增敏，设计了一种基于特殊金属材料封装的光纤Bragg光栅高温传感器，其温度响应灵敏度为裸栅的3．2倍；针对传感器衬底材料的

3、弹性迟滞现象进行实验研究，设计出合理的结构，最终主动补偿了因衬底元件的弹性迟滞效应导致的非重复性误差，并实现了温度和压力的同时区分测量。最后，实验研究了一种实用的光纤光栅液位传感器，用另一根光纤Bragg光栅做温度补偿，以提高液位传感器的液位测量精度。实验表明，该传感器具有很好的线性和重复性，最终获得了．0．0553nm／cm的液位响应灵敏度。关键词：光纤布拉格光栅，封装技术，高温传感，高压传感，交叉敏感论文类型：应用研究本文得到国家高科技863计戈IJ(2006AA062210)、(2007AA032413)、国家自然科学基金(60654001)、(60

4、727004)、井下高温高压光纤光栅传感测井技术(GG06004)、教育部科技创新工程重大项目(Z08119)、中石油创新基金(2008D．5006．03．08)的资助Ⅱ英文摘要Subject：OpticalmeasurementsofpressureandtemperatureindownholewithhightemperatureandhighpressureSpeciality：Physicselectronics，，．Name：wangLin(signatu他)必垒盟垒!坐f1nstructor．wangHongli柚g(signatu吼』哺丛褂

5、ABSTRACTThispapermainlydoesallsystematicresearchonthefibergratingsensingtechnologyforllightemperature-pressureandtheFBGliquidlevelsensor,Includingthebasictheoryoffiber黟a：tin＆thesensingmechanismoffibergrating，thestudiesandexperimentsonthepackagingtechniquesoffibergratingsensor,thee

6、xperimentalresearchesonencapsulationoffibergrating，thestudyonthesimultaneousmeasurementtechnologyofhi曲temperatureandhighpressure，andtheexperimentalresearchesontheFBGliquidlevelsensor．Firstly,applicationanddevelopmentoffibergratingarerenewed．ThetheoryofthecouplingmodeloffiberBraggg

7、ratingisresearched，basedonthistheory,strainandtemperaturesensingmechanismsoffiberBragggratingsareestablished．Secondly，thefibergratingsensingtechniquesforhightemperature-pressureandsimultaneousmeasurementtechniqueofhightemperature-pressurearestudied．Afibergratinghightemperatureandh

8、ighpressureSenSOronbasicofmetalal