光纤测温技术在低温领域的应用研究

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1、分类号学号M201271322学校代码10487密级硕士学位论文光纤测温技术在低温领域的应用研究学位申请人：张瑞华学科专业：电气工程指导教师：李敬东答辩日期：2015年5月22日AThesisSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringApplicationresearchofopticalfibertemperaturesensorsatcryogenictemperatureCandidate:ZhangRuihuaMajor:Elect

2、ricalEngineeringSupervisor:LiJingdongHuazhongUniversityofScienceandTechnologyWuhan,Hubei430074,P.R.ChinaMay,2015独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除文中已标明引用的内容外，本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：年月日学位论文版权使用授权书本学位论

3、文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在______年解密后适用本授权书。本论文属于不保密□。(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名：指导教师签名：年月日年月日华中科技大学硕士学位论文摘要高温超导电缆的实时温度监控对安全运行具有重大意义，而其高压大电流的运行环境对传统的低温传感器如PT100有较大的电磁干扰，影响测量准

4、确度。而光纤测温技术具有抗电磁干扰、耐高压、可实现空间连续测量的优良特性，为了将它用于高温超导电缆的温度监测，有必要研究它在低温下的测温性能。本文针对应用最广泛的光纤Bragg光栅温度传感器和后向拉曼散射分布式光纤温度传感器进行了低温性能的研究，主要工作内容和成果如下：（1）利用裸光纤Bragg光栅和两种涂覆不同材料的光纤Bragg光栅分别在77K-296K范围内测量温度变化，得到它们的波长-温度曲线，并通过对比，分析涂覆材料对Bragg光栅在低温下测温性能的影响。（2）利用涂覆层相同，封装不同的三种光纤Bragg光栅传感器进行77K-296K范围内的测

5、温实验，得到它们的波长-温度曲线以及封装方式对光纤Bragg光栅在低温下测温性能影响的实验数据。（3）设计了可以使待测温度平稳变化以便进行温度标定的实验样品和隔热装置，从上述实验过程中选择一种在低温下测温性能最好的光纤Bragg光栅进行低温标定实验，并对其波长-温度曲线进行Origin拟合，得到可以实用的标定方程。（4）用分布式光纤测温系统进行了77K-296K的测温实验，并用PT100铂电阻温度传感器做参照，通过对比两种传感器测得的低温下的温度数据，并与理论计算结果进行比较，证明了分布式光纤测温系统能够在低温环境下进行温度监测，并具有较好的准确度和稳定

6、性。本文的研究表明在光栅表面涂覆特殊材料可以大大提高光纤Bragg光栅的低温测温灵敏度，为光纤Bragg光栅低温性能的改善找到了解决途径。通过实验证明了分布式光纤传感器用于低温环境的温度监控具有可行性和可靠性，为其用于高温超导电缆的温度监控提供了依据。关键词：低温，光纤Bragg光栅，分布式光纤，高温超导电缆I华中科技大学硕士学位论文AbstractAreal-timetemperaturemonitoringisveryimportantforHightemperaturesuperconductingcable’ssafeoperation.Thet

7、raditionalcryogenictemperaturesensorssuchasPT100platinumresistancewasvulnerabletotheelectromagneticinterferencecausedbythehighvoltageandlargecurrentintheHTScables,whichwillaffectthemeasurementaccuracy.Theopticfibersensingtechnologyhastheadvantagesofanti-electromagneticinterferenc

8、eandbeabletostandthehighvoltage.What’smo