一种基于布拉格光栅的水压传感器设计
Design of Water Pressure Sensor Based on Prague Grating
作者: 刘仪琳 * , 徐琳 , 马彦华 , 刘倩 * , 李丽君 :山东科技大学电子通信与物理学院,山东 青岛;矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地,山东 青岛;
关键词: 布拉格光纤光栅; 光纤传感器; 有限元分析; 水压传感器; 管式膜片封装; Bragg Fiber Grating; Fiber Optic Sensor; Finite Element Analysis; Water Pressure Sensor; Tubular Film Package
摘要:Abstract: In this paper, a kind of water pressure sensor based on metal diaphragm and FBG fiber grating (FBG) is proposed with a tube shape of sensitive increasing package structure. Its working process is that the water pressure can be gotten from the FBG central wavelength drift, which coming from the deformation of the diaphragm connecting with the FBG. A serious of the diaphragm deformation processes in this sensor structure is simulated by finite element analysis method. The sensor structure model is obtained and the sensor design parameters are gotten. This kind of water pressure sensor has the advantages of small size, simple structure and easy networking. It can be applied in coal mine water pressure monitoring, dam body seepage and water level monitoring, etc.
文章引用: 刘仪琳 , 徐琳 , 马彦华 , 刘倩 , 李丽君 (2017) 一种基于布拉格光栅的水压传感器设计。 光电子, 7, 35-42. doi: 10.12677/OE.2017.72006
参考文献
[1] 马茜, 李丽君, 等. 一种大量程光纤布拉格光栅位移传感器[J]. 光通信研究, 2016, 196(4): 49-66.
[2] 王坤. 一种V型悬臂梁结构的光纤F-P加速度传感器研究[D]: [硕士学位论文]. 武汉: 武汉理工大学, 2015.
[3] 邵军, 刘君华, 等. 基于弹簧管悬臂梁的FBG压力传感的研究[J]. 光电子•激光, 2006, 17(7): 807-809.
[4] 高侃, 周赢武, 林峰, 等. 基于长周期光纤光栅的压力传感器[J]. 中国激光, 2004, 31(8): 997-1000.
[5] 刘优平, 张鸿, 黎剑华. 高速公路软基孔隙水压光纤光栅监测技术[J]. 南昌工程学院学报, 2015, 34(3): 61-63.
[6] 蒋泽民. 沥青路面孔隙水压力传感测量与路面结构优化研究[D]: [硕士学位论文]. 南京: 南京航空航天大学, 2012.
[7] 宋广东, 孟祥军, 宫志杰, 等. 基于薄壁圆筒结构的光纤光栅瓦斯压力传感器[J]. 光纤与光子传感技术, 2015, 28(1): 51-55.
[8] 李洪利. 光纤光栅传感器在海床超孔压监测中的适用性研究[J]. 山东: 中国海洋大学, 2015.
[9] 吕栋, 胡小弟, 周永莲, 等. 基于五维光纤传感器的沥青路面动水压力测量的研究[J]. 武汉工程大学学报, 2016, 38(3), 268-272.
[10] Rodriguez-Cobo, L., Cobo, A. and Lopez-Higuera, J.-M. (2015) Embedded Compaction Pressure Sensor Based on Fiber Bragg Gratings. Measurement, 68, 257-261.
[11] 李国华. 光纤光栅点式水压传感器的研制[J]. 现代仪器, 2012, 18(1): 38-43.
[12] 梁磊, 左军, 南秋明, 等. 新型光纤光栅渗压传感器及其在土木工程中的应用[J]. 河南科技大学学报(自然科学版), 2005, 26(4): 58-60.
[13] 刘小会, 王昌, 刘统玉, 等. 矿井下用光纤光栅水压传感器及系统[J]. 光子学报, 2009, 38(1): 112-114.
[14] 殷小峰, 姜暖, 杨华勇, 等. 基于弹性薄片封装的高灵敏度光纤光栅压力传感器[J]. 光电子•激光, 2011, 5(22): 682-684.