孔隙水壓FBG傳感器設計研究.pdf

1、光纖布拉格光柵傳感器是目前發(fā)展比較成熟的光纖傳感器之一，并被應用于工業(yè)、農(nóng)業(yè)和國防等各個領域。水災是礦井、大壩及土木建筑中的主要災害之一，水災可能造成突水淹井和巷道、壩體及建筑垮塌以及設備破壞，造成人員群死群傷和巨大經(jīng)濟損失。為了實現(xiàn)對各種水害的防治，對各類水（滲）壓檢測傳感器需求非常迫切。
　　本論文結合礦山災害預防控制省部共建國家重點實驗室培育基地開放基金“礦山孔隙滲(水)壓光纖光柵傳感器及網(wǎng)絡”及本校土建學院對巖體水壓檢測的

2、聯(lián)合項目，對幾種自行設計的孔隙水壓光纖光柵傳感器進行了理論及實驗研究，主要內容包括：
　　1、綜述了光纖光柵傳感器發(fā)展國內外現(xiàn)狀和光纖水壓傳感器的國內外發(fā)展現(xiàn)狀。
　　2、提出了一種光纖光柵滲(水)壓傳感器結構，并對該類傳感器進行了理論研究。此滲壓傳感器外形為圓柱體，體積內徑為10mm，長度為30mm。內部嵌有長方體的膜片，長為30mm、寬為10mm、厚度為O.lmni，光纖光柵粘貼于膜片的上表面正中心，滲水壓力通過膜片傳給

3、光纖光柵,使其發(fā)生形變，從而實現(xiàn)對水壓的傳感。主要工作為：對傳感器的膜片受力情況進行了有限元分析，通過優(yōu)化設計，最后獲得了該傳感器的理論模型。
　　3、對本課題組自行設計的一種基于菱形金屬結構的微型壓力傳感器進行了理論及實驗研究。對傳感器結構參數(shù)進行了有限元分析，設計并制作了該傳感器，實驗測得該傳感器量程為:0-0.234MPa；靈敏度為3.398mn/MPa;該傳感器具有體積小、量程大和精度髙的優(yōu)點，尤其適用于安裝環(huán)境狹小和高精

4、度的工況環(huán)境中使用。
　　4、提出并實現(xiàn)了一種金屬探針狀壓力傳感器結構，并對該傳感器的傳感特性進行了實驗研究，實驗測得該傳感器量程為0-550N，靈敏度為0.2Pm/N，線性度為98.62％。
　　5、提出并實現(xiàn)了一種應用在土木建筑工程上的光纖光柵水壓力傳感器。該傳感器通過埋入相似材料的方法，對土建中的孔隙水壓進行測試，傳感器量程為0-0.3312MPa，靈敏度為14.8343 nm/MPa，線性度為98.15%，并對傳感模