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题名推挽式高灵敏光纤光栅水压传感器研究
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作者
洪博诚
吴崇坚
于淼
常天英
姜海明
崔洪亮
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机构
中国科学院深圳先进技术研究院
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出处
《光学精密工程》
2025年第14期2178-2190,共13页
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基金
国家重点研发计划项目(No.2022YFC3003801)
广东省基础与应用基础研究基金项目(区域联合基金-重点项目)(No.2023B1515120009)
+1 种基金
中国科学院战略性先导科技专项(No.XDC0190403)
深圳市基础研究重点项目(No.JCYJ20220818101206015,No.JCYJ20220818101609021)。
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文摘
针对高精度水位实时监测的技术需求,本研究创新性提出基于推挽式光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)结构的水压传感方法。通过圆形弹性膜片、传力杆、滑块与双FBG构建复合传感单元,实现压力-光信号的高效转换。首先,基于弹性力学理论建模与有限元仿真分析,建立双FBG推挽式传感系统的波长偏移量与压力间的线性响应模型。然后,经系统实验验证,该传感器在0~2 MPa量程内展现出1820.05 pm/MPa的压力灵敏度,线性度与重复性分别达0.69%和0.557%,响应时间为0.55 s,具备较高的压力灵敏度、良好的稳定性、较快的响应速度和极弱的蠕变特性。特别值得关注的是,其温度交叉灵敏度低至0.0006 pm/℃,成功实现温度自补偿功能。研究表明,该设计通过推挽结构有效抑制环境温度干扰,突破传统传感器灵敏度与量程间的性能折中,同时兼具全光纤无源特性及分布式组网能力。研究结果为海洋环境监测装备提供新型解决方案,其优异的抗干扰特性和工程适用性,标志着其在深海水压实时监测领域具有重要应用前景。
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关键词
水压传感器
光纤布拉格光栅
推挽式
压力响应特性
温度不敏感性
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Keywords
underwater pressure sensor
fiber Bragg grating
push-pull
pressure response characteris⁃tic
temperature insensitivity
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分类号
TB133
[理学]
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