光纤多参数传感器研究

doi:10.11959/j.issn.1000-436x.2020039

通信学报 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (2): 66-73.doi: 10.11959/j.issn.1000-436x.2020039

光纤多参数传感器研究

刘统玉^1,²,李振¹,孟祥军³,赵林¹,王富奇⁴,董果凤¹,王纪强¹

¹ 山东省光纤传感技术重点实验室，齐鲁工业大学（山东省科学院）山东省科学院激光研究所，山东济南 250103
² 山东微感光电子有限公司，山东济南 250103
³ 兖矿集团有限公司，山东济宁 272000
⁴ 兖州煤业股份有限公司，山东济宁 272000

修回日期:2020-01-17 出版日期:2020-02-25 发布日期:2020-03-09
作者简介:刘统玉（1963- ），男，山东济宁人，博士，山东省科学院研究员，主要研究方向为光纤传感技术|李振（1989- ），男，山东济宁人，山东省科学院激光研究所助理研究员，主要研究方向为光纤风速/流量传感技术研究与应用|孟祥军（1963- ），男，山东济宁人，博士，兖矿集团有限公司研究员，主要研究方向为煤炭安全高效开采技术|赵林（1981- ），男，山东淄博人，山东省科学院激光研究所副研究员，主要研究方向为光纤温湿度传感器及管道泄漏监测技术|王富奇（1964- ），男，河南南阳人，兖矿集团有限公司研究员，主要研究方向为煤炭安全防控技术|董果凤（1989- ），女，山东聊城人，山东省科学院激光研究所研究实习员，主要研究方向为光纤温湿度传感器及矿用粉尘在线监测技术|王纪强（1980- ），男，山东莱芜人，博士，山东省科学院激光研究所副研究员，主要研究方向为光纤传感器及应用
基金资助:
国家重点研发计划基金资助项目(2017YFC0804400);山东省自然科学基金资助项目(ZR2016QZ006)

Study on optical fiber multi-parameter sensor

Tongyu LIU^1,²,Zhen LI¹,Xiangjun MENG³,Lin ZHAO¹,Fuqi WANG⁴,Guofeng DONG¹,Jiqiang WANG¹

¹ The Key Laboratory of Optical Fiber Sensing Technology of Shandong Province,Laser Research Institute of Shandong Academy of Sciences,Qilu Technology University (Shandong Academy of Sciences),Jinan 250103,China
² Shandong Micro-Sensor Photonics Ltd.,Jinan 250103,China
³ Yanzhou Mining Group Co.,Ltd.,Jining 272000,China
⁴ Yanzhou Coal Mining Company Limited,Jining 272000,China

Revised:2020-01-17 Online:2020-02-25 Published:2020-03-09
Supported by:
The National Key Research and Development Program of China(2017YFC0804400);The Natural Science Foundation of Shandong Province(ZR2016QZ006)

摘要/Abstract

摘要：

基于光纤Bragg光栅（FBG）检测原理，研发了适用于地下空间安全监测应用的光纤风速、温度、湿度等多参数传感器。光纤风速传感器基于激光致热光纤热线式流量检测原理，对于低风速有较高的灵敏度，风速从0变化到0.5 m/s时，FBG波长变化量为800 pm，采用解调精度为1 pm的光纤光栅解调仪，风速分辨率为0.7 mm/s。光纤湿度传感器通过在 FBG 光栅表面均匀涂覆湿度敏感的聚酰亚胺溶液，湿度变化导致光纤应变变化进而实现湿度测量。对新型光纤光栅温湿度传感器的性能参数进行测试，实验测试结果显示，传感器监测灵敏度为 4.2 pm/%RH ，检测精度小于±3%RH。

关键词: 光纤传感, 地下空间, 风速, 温湿度

Abstract:

Based on the principle of fiber Bragg grating detection,an optical fiber sensor for detecting wind speed and temperature and humidity in underground space was designed.The designed optical fiber wind speed sensor was based on the thermal flow detection method,which has high sensitivity to low wind speed.For the speed rising from 0 to 0.5 m/s,the wavelength variation is about 800 pm.For the demodulator with sensitivity of 1 pm,the speed resolution is 0.7 mm/s.Fiber optic humidity sensor was fabricated by uniform surface coating of FBG element in polyimide solution,and detection sensitivity of 4.2 pm/% RH was achieved with accuracy less than ± 3% RH.

Key words: optical fiber sensor, underground space, wind speed, temperature and humidity

中图分类号:

TN253

刘统玉,李振,孟祥军,赵林,王富奇,董果凤,王纪强. 光纤多参数传感器研究[J]. 通信学报, 2020, 41(2): 66-73.

Tongyu LIU,Zhen LI,Xiangjun MENG,Lin ZHAO,Fuqi WANG,Guofeng DONG,Jiqiang WANG. Study on optical fiber multi-parameter sensor[J]. Journal on Communications, 2020, 41(2): 66-73.

图/表 9

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参考文献 16

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光纤多参数传感器研究

Study on optical fiber multi-parameter sensor

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