为研究不同材料对法布里-珀罗(F-P)干涉声传感器性能的影响。采用几种不同金属材料, 设计制作了基于光纤端面—膜片非本征型F-P干涉声传感器, 利用有限元方法对圆形振动膜片进行模态分析, 得到了一阶固有频率。实验结果表明: 由金、锌合金材料制作的传感器可探测较低声压, 且传感器灵敏度较高、对外界声波信号响应成良好的线性关系。
光纤传感器 法布里-珀罗腔 声传感器 金属材料 圆形膜片 fiber sensor Fabry-Perot cavity acoustic sensor metal material circular diaphragm
1 国网奎屯供电公司，新疆 奎屯 833200
2 西安华伟电力电子技术有限责任公司，陕西 西安 710119
3 西安中科精密光电工程有限责任公司，陕西 西安 710119
4 西安现代控制技术研究所，陕西 西安 710065
鉴于压力传感器为工业生产中压力监控的一种必不可少的设备，分析了光纤光栅中心波长与光纤光栅应变之间的关系，阐述了带有硬中心的圆形膜片受到均匀压之后，膜片中心的挠度与压力之间的数学关系。在此基础上设计了圆形膜片作为流体压力转化光纤光栅敏感物理量的元件，并结合辅助元件完成对光纤光栅传感器组装，建立了传感器输入输出之间的线性数学模型。通过实验验证传感器线性度和重复性，运用数学计算得出了光纤光栅压力传感器各项参数，灵敏度Km=-0.658 nm/MPa，初始波长λ0=1 578.441 nm，为后期传感器稳定性作好了铺垫。
光纤传感 光纤光栅 圆形膜片 压力传感器 optical fiber grating optical fiber sensing circular flat diaphragm pressure sensor
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 西安 710068
2 西安石油大学陕西省光电传感测井重点实验室, 西安 710065
报道了利用光纤布拉格光栅反射波谱带宽展宽技术实现温度补偿的压强传感新方案。结合平面圆形膜片应变调谐的特点, 采用膜盒式结构, 将光纤光栅中心对准平面圆形膜片零应变半径并沿径向粘贴, 利用反射波谱带宽对应变敏感而对温度不敏感的特性解调压强, 成功地实现了温度补偿的压强传感测量。基于光谱分析仪0.05 nm的光谱分辨力, 实验测得带宽随压强响应灵敏度为0.34 nm/MPa, 压强精度为±0.15 MPa, 压强测量范围为0～7.5 MPa。实验结果与理论分析基本一致。
光传感 光纤光栅 温度补偿压强传感测量 啁啾效应 带宽 平面圆形膜片
