光纤光栅支承压力传感器设计与性能分析

"该文介绍了一种基于光纤光栅的支承压力传感器设计与性能测试，解决了传统方法在矿井压力监测中存在的精度低、抗干扰能力弱和易受水分影响的问题。通过消除径向应力影响，传感器能准确感知支承压力变化，并且由于采用光作为传输媒介，它不受矿井环境中的水和瓦斯影响。经过力学标定实验和相似模拟实验，验证了传感器的高精度和稳定性，证明其适用于支承压力监测。" 详细内容: 光纤光栅支承压力传感器是一种创新的监测技术，它基于光纤光栅传感原理，旨在提高支承压力测量的精度和抗干扰性能。传统的支承压力监测方法往往存在测试精度不足和容易受到环境因素如水分侵蚀的影响。而光纤光栅传感器的独特设计在于，它采用了圆柱结构，能够有效地排除径向应力的影响，只对支承压力变化做出响应。这一特性使得传感器在复杂矿井环境中，尤其是面临水和瓦斯等有害气体时，仍能保持稳定的工作状态。 在实验阶段，传感器的力学标定结果显示，其输出与所受应力之间存在着良好的线性关系，应力灵敏度系数大约在20~30pm/N，这表明其具有较高的测试精度。此外，进行的相似模拟实验进一步证实了传感器的性能。实验表明，当受到开采活动影响时，工作面前方的支承压力会逐渐增大并最终趋于稳定，这与实际的地质变化规律相吻合，从而验证了该传感器在支承压力监测中的适用性和可靠性。 该传感器的出色性能得益于其独特的光纤光栅技术，光纤作为传输介质，不仅提供了长距离、高带宽的数据传输能力，而且对电磁干扰免疫，这在矿井等恶劣环境下尤为重要。同时，其测量误差小，满足了工业现场的实际需求，对于提升矿山安全管理和生产效率具有重要意义。 在实际应用中，光纤光栅支承压力传感器可以与其他监测系统结合，如电容式液位传感器，以提供更全面的环境参数监测。文献中提到的电容式液位传感器测试数据展示了其在不同水位高度下的精确测量能力，这也为整个监测网络的构建提供了数据支持。 参考文献涉及了电容式传感器、微控制器接口技术、信号转换集成电路以及基于特定芯片的高精度测温系统的应用，这些技术与光纤光栅传感器一起，构成了现代矿井监测系统的重要组成部分，共同推动了矿产资源开采的安全与智能化水平。