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煤礦支護墻監(jiān)測的光纖光柵E+E壓力傳感器研究
煤礦巷道填充墻對頂板的支護是確保煤礦正常作業(yè)的重要措施之一,因而利用E+E壓力傳感器對支護墻所承受壓力的監(jiān)測顯得尤為重要。傳統(tǒng)的礦壓觀測儀多為機械式、液壓式或其它電測式,需要在測量現(xiàn)場配備電源,同時具有數(shù)據(jù)不能遠距離傳輸?shù)热秉c。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題,不僅具有本質(zhì)安全的特性,還能實現(xiàn)多個光柵的組網(wǎng)監(jiān)測。

煤礦支護墻監(jiān)測的光纖光柵E+E壓力傳感器研究
設(shè)計了一種基于光纖Bragg光柵的差動式E+E壓力傳感器,用來實現(xiàn)煤礦支護墻所承受頂板壓力的實時監(jiān)測。 文章介紹了傳感器的應(yīng)用背景、相關(guān)理論,對傳感器進行理論分析建立理論模型,同時用ANSYS軟件對其模擬仿真,然后通過油壓、壓力試驗機等對傳感器進行標定,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,重點分析光纖Bragg光柵的應(yīng)力應(yīng)變、溫度傳感模型,zui后對土E+E壓力傳感器埋設(shè)中的“匹配問題”進行了分析。研究常用土E+E壓力傳感器的結(jié)構(gòu)模式,對傳統(tǒng)的差動式光纖Bragg光柵土E+E壓力傳感器結(jié)構(gòu)進行改進,設(shè)計了新的傳感器結(jié)構(gòu)。對傳感器結(jié)構(gòu)進行受力分析,建立理論模型,并分別討論不同傳感器模型的靈敏度,對比分析各自的優(yōu)缺點。探討傳感器的制作、裝配工藝,提出在傳感器加工制備過程中需要注意的問題。建立傳感器的ANSYS模型,對傳感器進行約束和加載模擬,查看其分析結(jié)果。將仿真結(jié)果與理論分析結(jié)果進行對比,分析存在差距的原因,從而進一步修正理論模型。對傳感器進行油壓標定,傳感器的線性擬合度為99.791%,重復(fù)性誤差為2.8%。同時,對傳感器進行高低溫試驗,確定其溫度特性,驗證了傳感器在-20℃-40℃范圍內(nèi)溫度對其影響可以忽略不計(相對誤差不超過0.065%)。進行壓力試驗機、混凝土試塊標定,對傳感器進行介質(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。

煤礦支護墻監(jiān)測的光纖光柵E+E壓力傳感器研究
研究傳感器工程應(yīng)用過程中的保護方案,確保傳感器在測量介質(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)計而成的光纖光柵E+E壓力傳感器，可以用來測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，通過微彎傳感器使得光纖中傳輸光產(chǎn)生損耗。檢測輸出光的變化，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換及放大、運算、調(diào)理電路，從而獲得壓力的大小。