一种改进型光纤压力传感器设计
杨永亮1
张羽2
李雪佳1
于振2
关丙火1
吴则功3
1.中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司,陕西榆林 7193152.天地(常州)自动化股份有限公司,江苏常州 2130153.齐鲁工业大学(山东省科学院)山东省科学院激光研究所,山东济南 250104
摘要：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0.379 98 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.
关键词：光纤压力传感器应变光纤光栅温度光纤光栅单层波纹管悬梁臂限位罩弹簧
分类号：TD326.2(矿山压力与支护)
资助基金：国家能源集团科技创新项目(GJNY-21-26-03)
论文发表日期：2023-12-10
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：6( 12-17 )
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