煤礦支護(hù)墻監(jiān)測(cè)的光纖光柵E+E壓力傳感器研究
煤礦巷道填充墻對(duì)頂板的支護(hù)是確保煤礦正常作業(yè)的重要措施之一,因而利用E+E壓力傳感器對(duì)支護(hù)墻所承受壓力的監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。傳統(tǒng)的礦壓觀測(cè)儀多為機(jī)械式、液壓式或其它電測(cè)式,需要在測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)配備電源,同時(shí)具有數(shù)據(jù)不能遠(yuǎn)距離傳輸?shù)热秉c(diǎn)。而基于光纖光柵的土E+E壓力傳感器能夠很好的解決這些問(wèn)題,不僅具有本質(zhì)安全的特性,還能實(shí)現(xiàn)多個(gè)光柵的組網(wǎng)監(jiān)測(cè)。

煤礦支護(hù)墻監(jiān)測(cè)的光纖光柵E+E壓力傳感器研究
設(shè)計(jì)了一種基于光纖Bragg光柵的差動(dòng)式E+E壓力傳感器,用來(lái)實(shí)現(xiàn)煤礦支護(hù)墻所承受頂板壓力的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。 文章介紹了傳感器的應(yīng)用背景、相關(guān)理論,對(duì)傳感器進(jìn)行理論分析建立理論模型,同時(shí)用ANSYS軟件對(duì)其模擬仿真,然后通過(guò)油壓、壓力試驗(yàn)機(jī)等對(duì)傳感器進(jìn)行標(biāo)定,zui后介紹了傳感器在煤礦的應(yīng)用情況。主要內(nèi)容如下:介紹光纖光柵傳感器礦壓監(jiān)測(cè)的目的和意義,光纖光柵土E+E壓力傳感器的研究現(xiàn)狀。闡述光纖光柵傳感的基本原理,重點(diǎn)分析光纖Bragg光柵的應(yīng)力應(yīng)變、溫度傳感模型,zui后對(duì)土E+E壓力傳感器埋設(shè)中的“匹配問(wèn)題”進(jìn)行了分析。研究常用土E+E壓力傳感器的結(jié)構(gòu)模式,對(duì)傳統(tǒng)的差動(dòng)式光纖Bragg光柵土E+E壓力傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),設(shè)計(jì)了新的傳感器結(jié)構(gòu)。對(duì)傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析,建立理論模型,并分別討論不同傳感器模型的靈敏度,對(duì)比分析各自的優(yōu)缺點(diǎn)。探討傳感器的制作、裝配工藝,提出在傳感器加工制備過(guò)程中需要注意的問(wèn)題。建立傳感器的ANSYS模型,對(duì)傳感器進(jìn)行約束和加載模擬,查看其分析結(jié)果。將仿真結(jié)果與理論分析結(jié)果進(jìn)行對(duì)比,分析存在差距的原因,從而進(jìn)一步修正理論模型。對(duì)傳感器進(jìn)行油壓標(biāo)定,傳感器的線性擬合度為99.791%,重復(fù)性誤差為2.8%。同時(shí),對(duì)傳感器進(jìn)行高低溫試驗(yàn),確定其溫度特性,驗(yàn)證了傳感器在-20℃-40℃范圍內(nèi)溫度對(duì)其影響可以忽略不計(jì)(相對(duì)誤差不超過(guò)0.065%)。進(jìn)行壓力試驗(yàn)機(jī)、混凝土試塊標(biāo)定,對(duì)傳感器進(jìn)行介質(zhì)匹配分析以及不同介質(zhì)的適應(yīng)性分析,為傳感器的工程化應(yīng)用提供參考。

煤礦支護(hù)墻監(jiān)測(cè)的光纖光柵E+E壓力傳感器研究
研究傳感器工程應(yīng)用過(guò)程中的保護(hù)方案,確保傳感器在測(cè)量介質(zhì)中能夠安全可靠的工作。利用光纖光柵傳感器和具有硬中心的小位移平膜片設(shè)計(jì)而成的光纖光柵E+E壓力傳感器，可以用來(lái)測(cè)量氣體或液體的壓力。氣體或液體的壓力作用在平膜片上，使得平膜片的硬中心產(chǎn)生微小位移，通過(guò)微彎傳感器使得光纖中傳輸光產(chǎn)生損耗。檢測(cè)輸出光的變化，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換及放大、運(yùn)算、調(diào)理電路，從而獲得壓力的大小。