具有温度补偿的膜片型光纤光栅温度压力传感器.pdf

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1、98传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2013年第32卷第4期t\p、、设计与制造.}、.}}.具有温度补偿的膜片型光纤光栅温度压力传感器蔡安r,印新达,常晓东,江山(1.武汉邮电科学研究院研究生院,湖北武汉430074;2.武汉理工光科股份有限公司。湖北武汉430223)摘要:阐述了具有温度补偿结构的膜片型光纤光栅温度压力传感器。传感器以弹性膜片为感压元件,在压力作用下产生轴向位移来压缩压力敏感光栅以实现压力传感;通过结构温度补偿消除压力敏感光栅的温度漂移,同时串入感温光

2、栅进行实时修正并实现温度测量。对传感器的压力和温度特性进行了测量。试验结果表明:压力灵敏度为528pm/MPa,温度灵敏度为8pm/~C。关键词:光纤光栅;压力传感器;弹性膜片;温度补偿中图分类号:TN253文献标识码:A文章编号:1000-9787(2013)04-0098-03OpticalfibergratingtemperatureandpressuresensorbasedondiaphragmwithtemperaturecompensationCAIAn’,YINXin—da。,CHANGXiao.dong。,JI

3、ANGShan(1.WuhanResearchInstituteofPostandTelecommunication,Wuhan430074,China;2.WUTOSTechnologyCoLtd,Wuhan430223,China)Abstract:Opticalfibergratingtemperatureandpressuresensorbasedondiaphragmwithtemperaturecompensationisdescribed.Elasticdiaphragmactsaspressuresensinge

4、lement,axialdisplacementoccursunderpressureandcompresspressuresensinggratingtorealizepressuresensing.Temperaturecompensationandactivecorrectionbyaddanothertemperaturegratingareadoptedsimultaneouslytoeliminatethethermalerrorsforthepressuregrating.Besides,thetemperatur

5、egratingalsoisusedformeasuringtemperature.Pressureandtemperaturecharacteristicsofthesensoraremeasured.Theexperimentalresultshowsthatpressuresensitivityis528pm/MPaandtemperaturesensitivityis8pnd~C.Keywords:opticalfibergrating;pressuresensor;elasticdiaphragm;temperatur

6、ecompensation0引言需求;1996年,xuMG等人采用玻璃球封装使灵敏度系数光纤光栅传感器作为传感器家族的新成员,拥有本质提高了一个数量级;1998年,LiuYunqi等人应用聚合物安全、抗电磁干扰、使用寿命长、易于组网等优点。结合不封装将灵敏度系数提高到了一6.28×10_5/MPa_3;2002年,同的封装形式,可以对温度、应变、压力、扭矩等多种物理量张颖等人采用增敏罐封装方法,设计出了压力灵敏度系数进行测量,是极具前景的新型传感技术。对压力的测量是可高达一3.41×10/MPa的光纤光栅压力传感器,较裸光光纤光

7、栅传感器的一项重要应用,如:高纬度海洋平台的冰纤光栅压力传感器的压力灵敏度系数提高了约1722倍,适压力、道路内部荷载情况的土壤压力、水压力以及油气井压合应用于低压情况下物理量的传感测量,缺点是工艺复力传感器的研究工作。但光纤光栅温度一应变交叉敏感效杂。2004年,胡曙阳等人将压力传感器密封于圆柱形容应和压力灵敏度低是其应用于压力测量需要首先解决的问器内,压力灵敏度系数高达-696/MPa,但该传感器对温度题。也相当敏感,是裸光纤光栅的40倍。2006年,郭明金等1993年,XuMG等人首先对裸光纤光栅的压力传感人采用气体加压的

8、方法,研究了一种膜片式光纤光栅压力特性进行了研究,发现裸光纤光栅在70MPa的高压下,中传感器,压力灵敏度为46pm/MPa,测量范围为0~心反射波长仅移动0.22nm,即其压力灵敏系数仅为6MPa,但是,由于气体加压装置复杂且不易控制,导致气一1.98×10/

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