温补型光纤Bragg光栅压力传感器在锚杆支护质量监测中的应用
本文选题：光纤光栅 切入点：温度补偿 出处：《煤炭学报》2017年11期 论文类型：期刊论文
【摘要】：为了改善现有光纤光栅压力传感器应变-温度交叉敏感的问题,基于光纤光栅传感原理及弹性膜片结构,设计了一种新型的温度补偿压力传感器。建立了膜片结构变形力学模型,推导出了光纤光栅中心波长漂移与压力之间的数学关系,建立了传感器灵敏度与膜片材料和结构尺寸参数之间的数学方程,Matlab数值分析了膜片参数对灵敏度的影响,利用有限元软件ABAQUS对膜片变形特征进行了仿真分析。传感器理论压力灵敏度为40.43 pm/MPa,标定实验的灵敏度为35.6 pm/MPa,经温度补偿后的实际灵敏度为37.62 pm/MPa,实现了压力测量中的温度补偿。测试结果表明该传感器具有良好的线性度、较低的啁啾性及较高的稳定性,现场应用结果证实了光纤光栅传感技术在煤矿安全监测中的可行性,适合进一步推广应用。
[Abstract]:In order to improve the strain-temperature cross-sensitivity of fiber Bragg grating pressure sensor, based on the principle of fiber Bragg grating sensor and the structure of elastic diaphragm, A new temperature compensated pressure sensor is designed, the deformation mechanics model of the diaphragm structure is established, and the mathematical relation between the center wavelength shift of fiber grating and the pressure is deduced. The mathematical equation between the sensitivity of the sensor and the parameters of the material and structure of the diaphragm is established. The influence of the diaphragm parameters on the sensitivity is analyzed numerically by Matlab. The finite element software ABAQUS is used to simulate the deformation characteristics of the diaphragm. The theoretical pressure sensitivity of the sensor is 40.43 pm / MPa, the sensitivity of calibration experiment is 35.6 pm / MPa, and the actual sensitivity after temperature compensation is 37.62 pm / MPa. Test results show that the sensor has good linearity. The field application results prove the feasibility of fiber Bragg grating sensing technology in coal mine safety monitoring, which is suitable for further application.
【作者单位】： 中国矿业大学深部煤炭资源开采教育部重点实验室;
【基金】：中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2014ZDPY22) 江苏省高校优势学科建设工程资助项目(PAPD)(SZBF2011-6-B35) 江苏省“六大人才高峰”资助项目(2014-ZBZZ-008)
【分类号】：TD353.6;TP212
【相似文献】
相关期刊论文 前10条
1 赵海云,王杰明;用光纤光栅网络传感器进行立体相似材料模型的测量[J];工矿自动化;2005年03期
2 刘金tD;柴敬;朱磊;张广文;杨建华;王振平;;岩层变形检测的光纤光栅多点传感理论与工程应用[J];光学学报;2008年11期
3 魏世明;柴敬;;岩石变形破坏过程的光纤光栅传感检测方法研究[J];河南理工大学学报(自然科学版);2010年02期
4 柴敬;邱标;刘金tD;李毅;董梁;张广文;杨建华;王振平;;基于光纤光栅监测的松散地层深部注水试验[J];煤炭学报;2012年02期
5 魏世明;柴敬;;岩石变形光纤光栅传感检测的应变传递分析[J];实验力学;2010年04期
6 刘训涛;王丽;;压力传感器参数检测系统的研究[J];煤炭技术;2006年06期
7 魏世明;柴敬;尹士献;;岩石峰前阶段变形光纤光栅传感检测研究[J];工矿自动化;2011年03期
8 赵华玮;苗可彬;;基于光纤传感的矿用生命体征监测系统设计[J];煤炭科学技术;2012年08期
9 柴敬;张丁丁;李毅;张渤;李旭娟;刘延欣;王春耀;姜春才;;光纤光栅技术测量地温的方法及应用[J];中国矿业大学学报;2014年02期
10 张建荣;;一种利用光纤光栅技术的巷道实时监测系统[J];科技情报开发与经济;2011年22期
相关会议论文 前10条
1 赵增玉;陈聚武;;光纤光栅测温技术在变电站的应用[A];煤矿高效集约化开采技术与机电一体化装备论文集[C];2007年
2 张伟;;复杂条件下井壁变形光纤光栅监测技术[A];全国煤矿千米深井开采技术[C];2013年
3 蒋树屏;;隧道围岩中系统锚杆支护效果的研究[A];岩石力学在工程中的应用——第二次全国岩石力学与工程学术会议论文集[C];1989年
4 胡林;;综掘锚杆支护装备的现状与发展趋势[A];煤矿安全、高效、洁净开采——机电一体化新技术学术会议论文集[C];2009年
5 桂祥友;马云东;郁钟铭;;锚杆支护可靠性动态设计计算机系统与应用研究[A];贵州省岩石力学与工程学会2010年学术年会论文集[C];2010年
6 司林坡;;对锚杆支护中一些问题的探讨[A];采矿工程学新论——北京开采所研究生论文集[C];2005年
7 王联合;侯俊锋;;黄陵一号煤矿锚杆支护施工监测方案设计[A];西部矿山建设工程理论与实践[C];2009年
8 张玉君;段升金;张振海;;锚杆支护失效原因分析及防范措施[A];第六届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2011年
9 王万冬;;大力推广锚杆支护 促进煤矿安全生产[A];2003年中国科学技术协会学术年会、“安全健康：全面建设小康社会”专题交流会、全国第三次安全科学技术学术交流大会论文集[C];2003年
10 顾金才;沈俊;;锚杆支护洞室受力反应与破坏形态比例模型试验研究[A];水电与矿业工程中的岩石力学问题——中国北方岩石力学与工程应用学术会议文集[C];1991年
相关重要报纸文章 前3条
1 崔大汉邋薛建宏;煤科院专家解读“锚杆支护”[N];经理日报;2007年
2 李宛玲 郭雪飞;王庄矿一项技术节支2.45亿元[N];山西经济日报;2004年
3 梁勇;祁东矿锚杆支护达100% 彻底取消架棚支护[N];经理日报;2007年
相关博士学位论文 前5条
1 张桂花;表面黏贴式光纤光栅传感原理及其实验研究[D];西安科技大学;2013年
2 魏世明;岩体变形光纤光栅传感检测的理论与方法研究[D];西安科技大学;2008年
3 苏百顺;基于光纤光栅的乳化液浓度传感器的研究[D];中国矿业大学（北京）;2012年
4 黄靖龙;新型机械式可回收端锚杆支护机理及应用研究[D];中国矿业大学;2009年
5 周纪军;爆炸动载对近区锚杆支护结构影响的试验研究[D];中国矿业大学（北京）;2011年
相关硕士学位论文 前10条
1 冯铭瀚;应用于生命探测领域光纤检波器的研制[D];吉林大学;2015年
2 李佳成;地震物理模型光纤光栅超声成像技术研究[D];西北大学;2016年
3 王拓;回采巷道全长树脂锚杆锚固力学特性研究[D];安徽理工大学;2017年
4 谭玖;基于FBG的煤矿采空区温度场监测技术的研究与应用[D];武汉理工大学;2015年
5 朱磊;济三煤矿松散地层沉降变形光纤光栅监测技术研究[D];西安科技大学;2008年
6 刘显威;鲍店煤矿松散层沉降变形光纤光栅监测研究[D];西安科技大学;2014年
7 刘泉;巷道顶板的光纤光栅监测试验研究及稳定性分析[D];北京科技大学;2009年
8 贾浪;基于光纤光栅磁耦合传感器的叶尖定时法振动监测的研究[D];武汉理工大学;2012年
9 刘鑫;本质安全无线压力传感器天线设计研究[D];太原理工大学;2015年
10 朱克银;用于煤矿支护墙监测的光纤光栅压力传感器研究[D];武汉理工大学;2013年
，本文编号：1603568
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/kuangye/1603568.html
