В ответ на технические требования к высокоточному мониторингу уровня воды в реальном времени данное исследование инновационно предлагает метод измерения водяного давления на основе структуры толкающей и тянущей волоконной решетки Брегга (Fiber Bragg Grating, FBG). Композитный сенсорный блок, построенный с использованием круглой эластичной мембраны, силового стержня, ползунка и двойных FBG, обеспечивает эффективное преобразование давления в оптический сигнал. Сначала, на основе теории упругости и анализа методом конечных элементов, была построена линейная модель отклика сдвига длины волны двойной FBG системы с толкающей и тянущей структурой в зависимости от давления. Затем, по результатам системных экспериментов, датчик продемонстрировал чувствительность к давлению 1820.05 пм/МПа в диапазоне от 0 до 2 МПа, линейность и воспроизводимость составили 0.69% и 0.557% соответственно, время отклика — 0.55 с, характеризуясь высокой чувствительностью к давлению, хорошей стабильностью, быстрой скоростью отклика и очень слабой ползучестью. Особое внимание заслуживает низкая кросс-чувствительность к температуре, достигшая 0.0006 пм/°C, что обеспечило успешное самокомпенсирование температуры. Исследование показало, что данная конструкция эффективно подавляет влияние окружающей температуры благодаря толкающей и тянущей структуре, преодолевая традиционный компромисс между чувствительностью и диапазоном датчика, а также сочетает пассивные полностью оптические свойства и возможности распределённой сети. Результаты исследования предоставляют новое решение для оборудования мониторинга морской среды, отличающееся превосходной помехоустойчивостью и инженерной применимостью, что знаменует важные перспективы применения в области мониторинга водяного давления в глубоководных условиях.

датчик водяного давления;волоконная решетка Брегга;толкающая и тянущая структура;характеристики отклика давления;нечувствительность к температуре