基于薄壁圆筒结构的光纤光栅瓦斯压力传感器

doi:10.3976/j.issn.1002-4026.2015.01.009

山东科学 ›› 2015, Vol. 28 ›› Issue (1): 51-55.doi: 10.3976/j.issn.1002-4026.2015.01.009

基于薄壁圆筒结构的光纤光栅瓦斯压力传感器

宋广东，孟祥军，宫志杰，胡宾鑫，刘统玉，李连庆

1. 山东省光纤传感技术重点实验室，山东济南 250014；2. 山东省科学院激光研究所，山东济南 250014；3 兖州矿业集团有限公司，山东济宁 273500

收稿日期:2014-12-24 出版日期:2015-02-20 发布日期:2015-02-20
作者简介:宋广东（1981－），男，助理研究员，工学硕士，研究方向为岩石力学与信号分析处理研究。Email:guangdongsgd@163.com
基金资助:
山东省科学院青年基金（2013QN005）；山东省科技发展计划（2014GSF120017）

Thin-walled cylinder structure based optical fiber grating gas pressure sensor

SONG Guang-dong，MENG Xiang-jun，GONG Zhi-jie,HU Bin-xin，LIU Tong-yu，LI Lian-qing

1.Shandong Provincial Key Laboratory for Optical Fiber Sensing Technology, Jinan 250014,China; 2.Laser Institute,Shandong Academy of Sciences, Jinan 250014, China; 3. Yanzhou Coal Mining Corporation Limited, Jining273500, China

Received:2014-12-24 Online:2015-02-20 Published:2015-02-20

摘要/Abstract

摘要： 为提高瓦斯压力监测的精度和准确性，设计了一种带温度补偿、基于薄壁圆筒结构的高灵敏度新型光纤光栅瓦斯压力传感器。通过理论分析，确定了传感器的结构和尺寸。该传感器采用内径15 mm、壁厚0.13 mm、材料为30CrMnSiA的薄壁圆筒。通过测试，传感器灵敏度为220 pm/MPa，瓦斯压力为10 MPa时光纤光栅中心波长漂移量为2.93 nm，基本误差小于0.05 MPa，具有较好的可重复性。现场应用表明，新型传感器具有较高精度，克服了温度对监测结果的影响。

关键词: 薄壁圆筒, 光纤传感, 掘进巷道, 瓦斯压力

Abstract: We design a new high sensitive fiber grating gas pressure sensor with temperature compensation based on a thinwalled cylinder structure to improve the precision and accuracy of gas pressure sensing. We determine its structure and size through theory analysis. It has a thinwalled cylinder structure with inner diameter of 15 mm, wall thickness of 0.13 mm and 30CrMnSiA as material. Its sensitivity is 220 pm/MPa.The drift amount of its fiber grating central wavelength is 2.93 nm when gas pressure is 10 MPa.It has error of less than 0.05 MPa and better reproducibility.Practical application shows that it has higher accuracy and can overcome the impact of temperature on measurement results.

Key words: thinwalled cylinder structure, optical fiber sensing, excavation roadway, gas pressure

中图分类号:

TD712

宋广东, 孟祥军, 宫志杰, 胡宾鑫, 刘统玉, 李连庆. 基于薄壁圆筒结构的光纤光栅瓦斯压力传感器[J]. 山东科学, 2015, 28(1): 51-55.

SONG Guangdong, MENG Xiangjun, GONG Zhijie, HU Binxin, LIU Tongyu, LI Lianqing. Thin-walled cylinder structure based optical fiber grating gas pressure sensor[J]. Shandong Science, 2015, 28(1): 51-55.

[1]	渠继凯, 綦跃强, 渠帅. 基于植入式分布式光纤传感技术的引黄涵闸混凝土温度监测方法及其应用[J]. 山东科学, 2024, 37(5): 54-61.
[2]	刘统玉, 王兆伟, 李振, 李艳芳, 金光贤, 李润春, 王纪强. 光纤传感技术在煤矿瓦斯、火灾隐患监测预警中的应用研究进展[J]. 山东科学, 2019, 32(5): 110-117.
[3]	李惠, 赵庆超, 张发祥, 马龙, 倪家升, 彭纲定. 光纤传感器在辐射环境中的应用研究进展[J]. 山东科学, 2019, 32(2): 47-58.
[4]	李常，王晨，尚盈，赵文安，曹冰，黄胜，倪家升，王昌. 分布式光纤振动检测系统信号后处理算法研究[J]. 山东科学, 2018, 31(3): 61-65.
[5]	南钢洋，王启武，孙继华，郭锐，张振振，巨阳. 分布式光纤传感数据采集系统设计[J]. 山东科学, 2017, 30(6): 65-70.
[6]	杜青臣，王晨，尚盈，刘小会，赵庆超，曹冰，赵文安，倪家升，王昌. 光纤分布式地震波探测系统及其布设优化研究[J]. 山东科学, 2017, 30(5): 55-61.
[7]	刘小会，赵文安，赵庆超，马龙，吕京生，王英英，尚盈，王晨，王昌. 海洋石油平台导管架安全监测系统[J]. 山东科学, 2015, 28(6): 81-86.
[8]	宋志强, 张复荣, 赵林, 周忠, 刘统玉. 光纤光栅传感器在路基沉降监测中的应用研究[J]. J4, 2011, 24(5): 18-21.

基于薄壁圆筒结构的光纤光栅瓦斯压力传感器

Thin-walled cylinder structure based optical fiber grating gas pressure sensor

PDF (PC)

赞

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

参考文献

相关文章 8

Metrics

本文评价

推荐阅读 0