款事来与应用
光纤布拉格光栅压力传感特性实验研究
陈旭峰
(大钻探工程公司地球物理勘探一公司物探公司研究所黑龙江大庆163357)
应用研究
摘要：压力参数测量是油藏动态监测一个重要指标。设计一种悬臂渠结构，在室温下对光纤Bragg光栅压力传感特性选行研究。实验结果表明，粘贴在三角形弹策钢片上的光纤光褥中心波长和减位移调节器的位移量之间呈非常好的线性关系,4次实验测量数据拟合的R2最小值为0.9985；4次测量的重复性较好,拟合的灵敏度相差很小。调谐系统的灵敏度与悬臂果长度、厚度以及光纤光橱的粘贴位置有关。增大梁的厚度,减小梁的长度,使光纤光栅尽可能接近悬臂渠固定端,均可以有效地提高系统的灵敏度。
关键调：光纤市拉格光栅压力传感特性实验研究
中图分类号：TN253 1、前言
文献标识码：A文章编号：1007-9416（2011）05-0173-02
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光纤布拉格光栅作为一种新型的传感器件，在压力（应变）参数监测方面具有其他传感器件无法比拟的优点。生产测井是测井技术的重要内容之一,通过对生产井测并数据进行分析，可以了解整个油区的开发状态，从面调整、优化油田开发、生产方案，提高原油采收率-7]。目前用于动态监测的生产测并技术主要是电子测量仪器，自身存在很多不足，如井下电子部件长期工作漂移问题、可靠性问题；每次测量时生产并必须停产；井下作业和生产成本过高；测量数据不能实时、在线、准确地反映井下动态情况等。光纤Bra够光栅传感技术除了能很好地弥补这些缺点外，还具有传输损耗小，抗腐蚀、抗电磁干扰、可组网、在一跟光纤上就可实现实时、在线、分布式测量等优点,非常适合用于生产井中测量井下各种参数（温度、压力、流量、应变等），能够为油田的动态监测提供一种有效的技术手段。
本文设计一种悬臂梁结构，对光纤布拉格光栅压力（应变）
传感特性进行研究。 2、实验方法
采用悉臂梁与光纤光栅相结合的方法来进行应变传感特性测试（图1）。
图1悬臂梁结构图
它是一端固定,另一端自由的梁结构,设梁的厚度为h,长度为L 则当梁的自由端发生位移f（可由微位移满节器来控制读数）时，粘贴在悬肾上的光将发生拉应变或压应变，根据材料力学的原理,可以推导出光纤Bragg光栅波长移动与梁的自由端位移的关系源-
= 3(1- P,XL- x)f /21 A
式中P.为有效弹光系数,X。为考察点。令K=3(1P,XL-x)h/2L
上式可变为：万方数据
ag
显然，从上式中可以看出，光纤光栅波长移动量与悬臂梁自由端位移成线性关系，通过测量悬臂架自由端位移的大小，即可得到光栅波长移动量△入。，如果将悬臂梁自由端与待测物相连，可通过测量Bragg波长移动量来确定待测物位移的大小从而达到对光栅
进行调谐的目的。 3、实验原理
实验设备包括：宽带光源，裸光栅，光纤Bragg光栅解调仪、耦合器、三角形悬臂梁、微位移调节器、快干胶、改性内烯酸树脂等。
实验原理：应变会引起光纤光标的栅距和折射率的变化从面使光纤光栅的反射谱和透射谱中心波长发生变化。通过检测光纤光栅的反射谱或透射谱中心波长的变化.就可以获得相应的压力、应变信息，反过来，若知道了压力、应变信息.就可以测出光纤光制反射谱和透射谱中心波长的变化,图2为实验测量原理示意图。
宽带光源解调仪
释合器
匹配液
光栅弹簧钢
图2应力（变）传感特性测量原理图
微位移调节器
本实验所用等腰三角形悬臂梁的底边为168.0mm，高为 138.0mm材质为弹簧钢.棵光栅的中心波长为1554.4367nm，所用光谱分析仪为自行组建,精度为土3Pm。棵光栅粘在三角形悬臂梁中垂线靠近悬臂梁根部的地方（图2），目的防止在应变过程中光概产生联现象。
4、实验结果及分析
实验温度为室温，从微位移调节器的24mm刻度处开始，每下降 1mm测量三次.然后取平均值作为测缺值.目的是减少实验误差，直至13mm。不改变实验环境.调节微位移调节器，从13mm开始测量，每升高1mm测量三次，直至24mm。采用同样的实验方法进行第二次测量，图3，图4和图5为实测数据拟合图。
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