基于层状PI薄膜FBG传感器的KCl浓度测量

为了监测核工业冷却管道中冷却剂的浓度,针对目前测量仪器易受环境干扰、介质沉积、难以分布式多点监测等问题,设计了一种基于层状聚酰亚胺(Polyimide,PI)的光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)浓度传感器。结合PI薄膜的吸水特性、水分子扩散原理和FBG传感理论,研究基于层状PI薄膜的FBG浓度传感机理,设计制作了层状PI薄膜FBG浓度传感器。最后,搭建浓度测量实验平台,进行浓度传感实验,得到镀层状PI薄膜的FBG浓度传感器对氯化钾(KCl)溶液的浓度特性曲线,并分析了其灵敏度与滞回特性。实验结果表明:浓度与波长漂移量呈线性变化关系,浓度特性曲线拟合度为0.9942,正、反行程输出的最大差值为35 pm,传感器的平均灵敏度为157.6 pm/(mol·L^(-1)),是同条件下镀一层环状PI薄膜FBG浓度传感器和腐蚀型FBG浓度传感器灵敏度的7.4倍和49.1倍。该传感器为核工业管道中冷却剂浓度测量提供了新方法,具有高灵敏度、安全、抗电磁干扰等优点。

基于FBG改进泄压阀的旋叶式压缩机排气压力感知研究

针对旋叶式压缩机排气压力精准监测难问题,提出了基于光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating, FBG)改进泄压阀的旋叶式压缩机排气压力感知方法。首先,依据旋叶式压缩机泄压阀结构特点,结合FBG传感理论,建立了膜片式压力传感器模型,揭示了压力与中心波长的映射关系;其次,设计了基于泄压阀的三段式FBG压力温度复合传感器,理论分析表明该传感器灵敏度为304.26 pm/MPa;最后通过仿真实验分析,研究了膜片半径、厚度对传感器灵敏度的影响,得到了最优半径与厚度组合(R=5 mm,h=0.6 mm),实验灵敏度为330.78 pm/MPa,研究对旋叶式压缩机状态监测及功耗控制具有重要的理论和实际工程价值。