光纖光柵壓力傳感器的理論建模及實驗研究

冉新濤，馬少平，李西柳，薛小樂

（1.國網奎屯供電公司，新疆 奎屯833200；2.西安華偉電力電子技術有限責任公司，陜西 西安710119；3.西安中科精密光電工程有限責任公司，陜西 西安710119；4.西安現代控制技術研究所，陜西 西安710065）

引言

壓力作為工業生產過程監控中的一種極其重要的參數，對于工業過程的順利實現至關重要。壓力傳感器作為工業生產中壓力監控的一種必不可少的設備，對于工業生產的重要性不言而喻。目前，工業中的壓力感知設備主要有兩種，一種是傳統的機械指針式壓力儀表，另一種是通過機械機構傳遞力并采用力學或者位移等敏感元件感應、輸出為電量信號的智能化壓力傳感器［1-2］。隨著工業生產自動化、智能化要求的提高，前者因為其缺乏智能化功能已逐步退出市場；后者雖然能滿足現今工業的使用需要，但是強電磁場環境會對其功能產生嚴重的影響，同時，采集到的數據因為受到傳輸距離、傳輸速度以及傳輸容量的制約往往在系統集成方面也有一定的局限性。為了克服這些復雜環境的干擾和滿足長距離數據傳輸、控制要求，智能壓力傳感器應用而生。光纖光柵作為一種新型的無源傳感元件，其調諧波長對應力應變和溫度的變化關系以及可接入光纖系統的優勢，為壓力傳感注入了新的發展思路。近年來，采用光纖光柵制作的傳感器因為抗電磁干擾、抗腐蝕、電絕緣、高靈敏度的優點，已經在工程建設中得到廣泛應用，但主要是通過前期預埋的手段對大型結構件應力、應變狀況進行實時監測以及對土木工程中大壩、橋梁、樓宇進行健康監測。……