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降低迟滞误差的光纤光栅传感器的研究

供稿:data_process_10 2011/6/14 20:32:00

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  • 关键词: 光纤光学; 光纤光栅; 恒弹性合金;
  • 摘要:主要针对传感器的迟滞问题,研制了一种适合做光纤光栅传感器基底材料的恒弹性铌基合金,该合金的弹性后效、弹性滞后作用很低.设计一种新的传感器结构,分别用弹簧钢和新研制的恒弹性铌基合金作基底材料,通过压力实验比较两个传感器的压力迟滞误差.实验结果表明,在0~50 MPa的压力检测范围内,弹簧钢制成的传感器在加压、减压过程中产生了较大迟滞误差,迟滞误差为0.54%;利用新合金制成的传感器迟滞误差非常小,仅为0.099%,在0~50 MPa的范围内实现线性传感.传感器具有温度补偿的功能,能够同时对温度和压力进行测量,很好地解决温度交叉敏感问题,可应用于油气井、大型储油罐等的温度和压力测量.

光纤光栅传感器具有灵敏度高、 体积小、 抗电磁干扰、 耐腐蚀等优点,已被广泛的应用到传感系统中,在石油化工、 土木工程、 公共交通等领域已有诸多报道[ 1- 4]. 但光纤光栅自身较脆, 在承受较大应变时很容易断裂,故不能让其直接承受大的应变. 通常的解决方法是将光纤光栅粘贴到基底材料上, 让基底材料承受大的应变并将小的应变传递给光纤光栅,以达到扩展线性测量范围、 保护光纤光栅的目的.然而采用这样的封装方法又会产生新的问题,即在较大的测量范围进行加压、 减压时,因基底材料的弹性滞后和弹性后效而产生弹性迟滞误差, 造成传
感器的单值输入多值输出, 降低测量的准确性和稳定性

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