光纤布拉格光栅气体压力传感器设计与实验研究

"一种新颖的布拉格光栅气体压力传感器的设计与实验* (2012年)" 本文详细介绍了2012年发表的一种新型光纤布拉格光栅(FBG)气体压力传感器的设计和实验研究。该传感器采用独特的结构，结合了光纤光栅的高灵敏度特性，以实现对气体压力的精确测量。 光纤布拉格光栅是一种基于光纤中的周期性折射率变化而形成的光学元件，它能够反射特定波长的光，而允许其他波长的光通过。在本研究中，光纤光栅被悬空固定，并与金属不锈钢制成的菱形结构相结合。菱形结构被设计用于感受波纹管内的压力变化。当波纹管内的压力增加时，菱形结构会发生形变，这种形变会转化为横向的应变，进而传递给贴在其上的光纤光栅。 传感器的工作原理是利用压力引起的菱形结构应变，导致光纤光栅的中心波长发生漂移。通过监测这个波长漂移，可以实时获取波纹管内的压力值。实验结果显示，当压力在0至0.45 MPa的范围内变化时，光纤光栅中心波长的漂移与波纹管中的压力呈现极好的线性关系，线性度超过0.99。这意味着传感器具有很高的线性度，能够准确地反映出压力的变化。 在压力测量范围内，该传感器的压力灵敏度系数达到了1.360×10-3/MPa，相当于灵敏度2.111 nm/MPa。这意味着对于每兆帕的压力变化，光纤光栅的中心波长会相应地改变2.111纳米。这一高灵敏度使得传感器在低压力范围内的检测能力尤为出色。 此外，实验验证了该传感器的可行性，证明了其在气体压力测量中的潜力。这种设计不仅简化了传感器结构，还提高了测量精度和稳定性。由于光纤光栅的非接触式测量方式，传感器对环境干扰的抵抗能力较强，适用于各种恶劣环境下的压力监测。 这种新型布拉格光栅气体压力传感器结合了光纤光栅的高灵敏度和菱形结构的应变转换特性，为气体压力的精确测量提供了一种创新解决方案。其在工程技术领域，特别是在压力传感和监测方面具有广泛的应用前景。