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光纤Bragg光栅具有耐高温、抗腐蚀、抗辐射、抗电磁干扰、易于复用等特点,可通过一根光纤实现实时、在线、分布式地测量温度、压力、流量等诸多物理参数等。非常适合于石油工业永久、实时、在线、长期监测。本文对光纤光栅传感技术及其在油田环境的压力和温度测量的应用进行了研究。
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,提出光纤光栅技术是油气井下压力温度测量的理想选择,具有很好的应用前景。
研究了光纤Bragg光栅的传感原理、均匀轴向应力作用下光纤光栅传感模型、均匀横向应力作用下光纤光栅传感模型、光纤Bragg光栅的温度传感模型,得到了光纤光栅压力温度测量的理论依据。
从传感应用角度对光纤Bragg光栅的制作技术进行了研究。分析了传感用光纤光栅的特点和制作技术,归纳了耐高温、高机械强度、增敏和去敏传感用光纤光栅的写入技术论。
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。
最后对油气井下光纤Bragg光栅温度、压力测量技术进行了系统的理论设计。设计FBG传感器进行油气井下压力、温度同时测量的传感器系统的理论模型,并分析测量系统的关键技术问题。