光纖Bragg光柵流體壓力傳感技術(shù)的研究.pdf

1、壓力是最基本的工業(yè)參數(shù)之一。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，尤其是在許多易燃、易爆的場(chǎng)合中，準(zhǔn)確、安全、可靠地測(cè)量壓力對(duì)保證生產(chǎn)工藝過(guò)程的安全性和經(jīng)濟(jì)性具有十分重要意義，因此，研制一種能夠應(yīng)用于易燃、易爆環(huán)境下的高精度壓力傳感測(cè)系統(tǒng)變得尤為迫切。 近年來(lái)，光纖Bragg光柵(FBG)傳感檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用研究受到了科研工作者和工程技術(shù)人員的極大關(guān)注，已經(jīng)成功地應(yīng)用到壓力傳感領(lǐng)域中。本文提出了一種基于FBG的彈簧管式流體壓力傳感方案。首先，詳細(xì)介紹

2、了FBG的基本光學(xué)傳感特性，并測(cè)量了FBG的溫度、應(yīng)變特性；其次，研究了C型彈簧管的位移－壓力特性，并利用CCD成像和計(jì)算機(jī)圖像處理技術(shù)對(duì)其進(jìn)行了非接觸測(cè)量；再次，研究了C型彈簧管的應(yīng)變－壓力特性，在此基礎(chǔ)上提出直彈簧管的設(shè)計(jì)方案，并制作了直彈簧管，采用應(yīng)變測(cè)量技術(shù)對(duì)C型彈簧管和直彈簧管的應(yīng)變－壓力特性分別進(jìn)行了測(cè)量，對(duì)兩者的應(yīng)變特性做了比較；最后，建立了基于彈簧管的FBG壓力傳感系統(tǒng)理論模型，設(shè)計(jì)完成了基于直彈簧管橫向應(yīng)變－壓力特性的

3、FBG流體壓力傳感系統(tǒng)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在0～80KPa的壓力范圍內(nèi)，F(xiàn)BG的中心反射波長(zhǎng)移動(dòng)量約為0.78nm；在升壓和降壓過(guò)程中，該系統(tǒng)的壓力測(cè)量靈敏度分別高達(dá)9.660×10-3pm/Pa和9.665×10-3pm/Pa，相應(yīng)的壓力敏感系數(shù)分別為6.219×10-3MPa-1和6.223×10-3MPa-1，大約是裸FBG壓力敏感系數(shù)（1.98×10-6MPa-1）的3141倍；FBG的中心反射波長(zhǎng)位移量與施加給直彈簧管的壓力之間具