En respuesta a la demanda técnica para la monitorización en tiempo real de niveles de agua con alta precisión, este estudio propone de manera innovadora un método de detección de presión de agua basado en una estructura de rejilla de Bragg de fibra óptica push-pull (Fiber Bragg Grating, FBG). Mediante la construcción de una unidad de detección compuesta por una membrana elástica circular, una barra de transmisión de fuerza, un deslizador y dos FBG dobles, se logra una conversión eficiente de la presión a señal óptica. Primero, basado en la teoría de la elasticidad y el análisis por elementos finitos, se establece un modelo de respuesta lineal entre el desplazamiento de longitud de onda del sistema de detección push-pull de doble FBG y la presión. Luego, validado por experimentos del sistema, el sensor mostró una sensibilidad a la presión de 1820.05 pm/MPa en un rango de 0 a 2 MPa, con linealidad y repetibilidad del 0.69 % y 0.557 % respectivamente, un tiempo de respuesta de 0.55 s, presentando alta sensibilidad a la presión, buena estabilidad, rápida velocidad de respuesta y características de fluencia muy bajas. Particularmente notable es su baja sensibilidad cruzada a la temperatura de solo 0.0006 pm/℃, logrando con éxito la función de auto compensación de temperatura. El estudio demuestra que este diseño efectivamente suprime las interferencias de temperatura ambiental mediante la estructura push-pull, superando la compensación tradicional entre sensibilidad y rango de sensores, además de poseer características completamente pasivas de fibra óptica y capacidades de redes distribuidas. Los resultados proporcionan una solución novedosa para equipos de monitoreo del ambiente marino, con excelentes características anti interferencia y aplicabilidad ingenieril, marcando un importante potencial de aplicación en el campo de la monitorización en tiempo real de presión de agua en aguas profundas.
关键词
sensor de presión de agua;red de Bragg de fibra óptica;push-pull;características de respuesta a la presión;insensibilidad a la temperatura