作者单位
摘要
1 海南师范大学 物理与电子工程学院 海南省激光技术与光电功能材料重点实验室,海口 571158
2 齐鲁工业大学(山东省科学院)海洋仪器仪表研究所,山东 青岛 266061
用栅区仅为1 mm、间隔仅为20 mm的超短光纤光栅串,借助激光焊接工艺制作出长度约为40 mm,直径约为20 mm的基于弹性膜片增敏的带温补结构的光纤光栅压力传感器,用于海洋深度探测。在0.6 MPa测量范围内,传感器的理论压力灵敏度为-1.218 nm/MPa,利用有限元分析法仿真得到的压力灵敏度为-1.364 nm/MPa,通过温度及压力测试实验消除温度对测压光纤光栅的影响后得到传感器实际平均压力灵敏度达-1.728 nm/MPa,升降压曲线的线性度达99.9%。与激光密封尾纤方式相比,采用环氧胶密封尾纤不必考虑瞬时高温对光纤造成的损伤,且更容易保持对光纤所施加的预应力。结合仿真分析发现双光纤光栅温度响应趋势存在差异是由结构设计的缺陷所致,后续可对此进行改进。在传感器的制作过程中增设了温度及压力老化步骤,可有效提高传感器升降压曲线的线性度及重合度。尾纤抖动会对传感器稳定性造成影响,建议使用切趾光纤光栅或设置缓冲区的方法解决。环氧胶固化时流动导致光纤光栅有效长度减小以及预应力增加使光纤光栅压力灵敏度提高,是实测传感器压力灵敏度偏高的主要原因。
光纤光栅 压力传感器 有限元分析法 弹性膜片 海洋 Fiber Bragg grating Pressure sensor Finite element analysis method Elastic diaphragm Ocean 
光子学报
2022, 51(3): 0306007
作者单位
摘要
1 国防科学技术大学光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
2 国防科学技术大学海洋科学与工程研究院, 湖南 长沙 410073
为满足低频振动信号精确测量的实际需要,设计了一种基于L 形刚性梁与弹性膜片结构的光纤布拉格光栅加速度传感器。进行了结构理论分析,并通过Matlab 仿真讨论了各结构参量对传感器灵敏度和谐振频率的影响,进行了参量优化设计。根据理论分析结果制作了加速度传感器并对其加速度灵敏度的幅频特性、线性响应和抗横向干扰特性进行了测试。实验结果表明,L形刚性梁的传动结构有效增强了结构稳定性,消除了传统悬臂梁结构带来的光纤光栅啁啾或反射谱多峰现象。加速度传感器在20~70 Hz的低频段具有平坦的灵敏度响应,加速度灵敏度可达220 pm/g,线性响应的相关度为99.98%;金属膜片使得该传感器具有较强的抗横向干扰能力,在工作频段内横向串扰为-32.73 dB。
传感器 加速度传感器 光纤布拉格光栅 低频 弹性膜片 
光学学报
2015, 35(12): 1206005

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