煤矿支护墙监测的光纤光栅E+E压力传感器研究
煤矿巷道填充墙对顶板的支护是确保煤矿正常作业的重要措施之一,因而利用E+E压力传感器对支护墙所承受压力的监测显得尤为重要。传统的矿压观测仪多为机械式、液压式或其它电测式,需要在测量现场配备电源,同时具有数据不能远距离传输等缺点。而基于光纤光栅的土E+E压力传感器能够很好的解决这些问题,不仅具有本质安全的特性,还能实现多个光栅的组网监测。

煤矿支护墙监测的光纤光栅E+E压力传感器研究
设计了一种基于光纤Bragg光栅的差动式E+E压力传感器,用来实现煤矿支护墙所承受顶板压力的实时监测。 文章介绍了传感器的应用背景、相关理论,对传感器进行理论分析建立理论模型,同时用ANSYS软件对其模拟仿真,然后通过油压、压力试验机等对传感器进行标定,zui后介绍了传感器在煤矿的应用情况。主要内容如下:介绍光纤光栅传感器矿压监测的目的和意义,光纤光栅土E+E压力传感器的研究现状。阐述光纤光栅传感的基本原理,重点分析光纤Bragg光栅的应力应变、温度传感模型,zui后对土E+E压力传感器埋设中的“匹配问题”进行了分析。研究常用土E+E压力传感器的结构模式,对传统的差动式光纤Bragg光栅土E+E压力传感器结构进行改进,设计了新的传感器结构。对传感器结构进行受力分析,建立理论模型,并分别讨论不同传感器模型的灵敏度,对比分析各自的优缺点。探讨传感器的制作、装配工艺,提出在传感器加工制备过程中需要注意的问题。建立传感器的ANSYS模型,对传感器进行约束和加载模拟,查看其分析结果。将仿真结果与理论分析结果进行对比,分析存在差距的原因,从而进一步修正理论模型。对传感器进行油压标定,传感器的线性拟合度为99.791%,重复性误差为2.8%。同时,对传感器进行高低温试验,确定其温度特性,验证了传感器在-20℃-40℃范围内温度对其影响可以忽略不计(相对误差不超过0.065%)。进行压力试验机、混凝土试块标定,对传感器进行介质匹配分析以及不同介质的适应性分析,为传感器的工程化应用提供参考。

煤矿支护墙监测的光纤光栅E+E压力传感器研究
研究传感器工程应用过程中的保护方案,确保传感器在测量介质中能够安全可靠的工作。利用光纤光栅传感器和具有硬中心的小位移平膜片设计而成的光纤光栅E+E压力传感器，可以用来测量气体或液体的压力。气体或液体的压力作用在平膜片上，使得平膜片的硬中心产生微小位移，通过微弯传感器使得光纤中传输光产生损耗。检测输出光的变化，经光电转换及放大、运算、调理电路，从而获得压力的大小。