摘要
高精度な水位リアルタイム監視の技術的ニーズに対し、本研究はプッシュプル型ファイバーブラッググレーティング（Fiber Bragg Grating、FBG）構造に基づく水圧センサ法を革新的に提案した。円形の弾性膜片、力伝達棒、スライダー、双FBGを用いて複合センサユニットを構築し、圧力と光信号の高効率な変換を実現した。まず、弾性力学理論のモデル化と有限要素解析に基づき、双FBGプッシュプルセンサシステムの波長変位と圧力の線形応答モデルを確立した。次に、システム実験により、本センサは0～2 MPaの範囲で1820.05 pm/MPaの圧力感度を示し、線形性および再現性はそれぞれ0.69％および0.557％、応答時間は0.55秒であり、高い圧力感度、良好な安定性、速い応答速度および極めて低いクリープ特性を有している。特に注目すべきは、温度交差感度がわずか0.0006 pm/℃であり、温度自己補償機能を成功裏に実現したことである。研究は、本設計がプッシュプル構造により周囲温度の干渉を効果的に抑制し、従来のセンサ感度と測定範囲の性能トレードオフを突破し、完全光ファイバーのパッシブ特性と分散型ネットワーク機能を兼ね備えていることを示している。研究成果は海洋環境監視装置に新しいソリューションを提供し、その優れた耐干渉性と実用性は深海水圧リアルタイム監視分野で重要な応用展望を示している。
关键词
水圧センサ;光ファイバーブラッググレーティング;プッシュプル;圧力応答特性;温度非感受性