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煤礦支護墻監測的光纖光柵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測顯得尤為重要。傳統的礦壓觀測儀多為機械式、液壓式或其它電測式,需要在測量現場配備電源,同時具有數據不能遠距離傳輸等缺點。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,不僅具有本質安全的特性,還能實現多個光柵的組網監測。

煤礦支護墻監測的光纖光柵E+E壓力傳感器研究
設計了一種基于光纖Bragg光柵的差動式E+E壓力傳感器,用來實現煤礦支護墻所承受頂板壓力的實時監測。 文章介紹了傳感器的應用背景、相關理論,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用情況。主要內容如下:介紹光纖光柵傳感器礦壓監測的目的和意義,光纖光柵土E+E壓力傳感器的研究現狀。闡述光纖光柵傳感的基本原理,重點分析光纖Bragg光柵的應力應變、溫度傳感模型,zui后對土E+E壓力傳感器埋設中的“匹配問題”進行了分析。研究常用土E+E壓力傳感器的結構模式,對傳統的差動式光纖Bragg光柵土E+E壓力傳感器結構進行改進,設計了新的傳感器結構。對傳感器結構進行受力分析,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,查看其分析結果。將仿真結果與理論分析結果進行對比,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,對傳感器進行介質匹配分析以及不同介質的適應性分析,為傳感器的工程化應用提供參考。

煤礦支護墻監測的光纖光柵E+E壓力傳感器研究
研究傳感器工程應用過程中的保護方案,確保傳感器在測量介質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生微小位移，通過微彎傳感器使得光纖中傳輸光產生損耗。檢測輸出光的變化，經光電轉換及放大、運算、調理電路，從而獲得壓力的大小。