一种改进型光纤压力传感器设计

针对现有光纤压力传感器压力监测范围小、灵敏度低、成本高的问题,设计了一种改进型光纤压力传感器。在悬臂梁粘贴一支应变光纤光栅,悬空一支温度光纤光栅(使其不受应力)。悬臂梁下方的限位罩将弹簧、波纹管压罩、波纹管罩于其内部,限位罩内侧上平面与弹簧上平面接触,弹簧下平面与波纹管压罩接触。当外界压力通过波纹管底部的管道到达波纹管时,高压使其产生轴向的形变,进而压缩弹簧,最终弹簧发生形变,将力传至悬臂梁,改变应变光纤光栅的受力情况。在单层波纹管增加了劲度系数更大的弹簧,以限制外界产生压力时单层波纹管发生形变,使波纹管与弹簧共同传递压力到悬臂梁。实验结果表明:改进后传感器的压力监测量程为0~5 MPa,相比改进前提升5倍,传感器的灵敏度为0.37998 nm/MPa,测量误差在0.02 MPa之内。将改进后的压力传感器应用于某井下输水管道进行验证,结果表明:与高精度电子压力计测量结果相比,该传感器的压力解调误差在0.02 MPa之内。

一种基于光纤布拉格光栅的顶板离层传感器

研究了一种光纤布拉格光栅顶板离层传感器,其具有结构简单、安装方便、成本较低等优点。光纤传感器自身不带电,适合应用在煤矿生产环境,传感器内部由机械结构组成,通过机械联动实现了传感器测量位移的转换,便于采用钢丝绳与顶板固定,同时也为实际应用中改变量程和灵敏度提供了便利。传感器使用了3个光栅,其多光栅的设计满足了对多点实时监测的需求,也提供了一种温度补偿的方法,在多个温度下的实验结果验证了该传感器具有可靠的线性系数,精度可以在±2 mm之内,量程可达300 mm。