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光纤Bragg光栅流体压力传感技术的研究

赵恩国

  压力是最基本的工业参数之一。在工业生产过程中,尤其是在许多易燃、易爆的场合中,准确、安全、可靠地测量压力对保证生产工艺过程的安全性和经济性具有十分重要意义,因此,研制一种能够应用于易燃、易爆环境下的高精度压力传感测系统变得尤为迫切。近年来,光纤Bragg光栅(FBG)传感检测技术的应用研究受到了科研工作者和工程技术人员的极大关注,已经成功地应用到压力传感领域中。本文提出了一种基于FBG的弹簧管式流体压力传感方案。首先,详细介绍了FBG的基本光学传感特性,并测量了FBG的温度、应变特性;其次,研究了C型弹簧管的位移—压力特性,并利用CCD成像和计算机图像处理技术对其进行了非接触测量;再次,研究了C型弹簧管的应变—压力特性,在此基础上提出直弹簧管的设计方案,并制作了直弹簧管,采用应变测量技术对C型弹簧管和直弹簧管的应变—压力特性分别进行了测量,对两者的应变特性做了比较;最后,建立了基于弹簧管的FBG压力传感系统理论模型,设计完成了基于直弹簧管横向应变—压力特性的FBG流体压力传感系统。实验结果表明:在0~80KPa的压力范围内,FBG的中心反射波长移动量约为0.78nm;在升压和降压过程中,该系统的压力测量灵敏度分别高达9.660×10~(-3)pm/Pa和9.665×10~(-3)pm/Pa,相应的压力敏感系数分别为6.219×10~(-3)MPa~(-1)和西安理工大学硕士学位论文6.223X10-3Mps”,大约是裸FBG压力敏感系数门.98X106Mps”l)的引41{ff;FBG的中心反射波长位移量与施加给直弹簧管的压力之间具有良好的线性关系。……   
[关键词]:光纤Bragg光栅;C型弹簧管;直弹簧管;流体压力传感器;灵敏度
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:西安理工大学2003年