Page 41 - 网络电信2018年6月刊上

解 决 方 案

可以看出，补偿前两光栅的中心波长差随温度增加而增 图5 压力与波长变化曲线
加，与上述分析基本一致；补偿后两光栅波长差在0~50℃范围
内无明显变化，说明该方法能够有效地抑制温度交叉干扰问
题，提高传感器测量精度。

三、敏感机构灵敏度测试
根据公式(2)、(5)可知，敏感机构压力灵敏度k s 为：
（13）

该 传 感 器 敏 感 机 构 所 用 两 光 栅 中 心 波 长 分 别 为
λ 1 =1 53 9. 42 11nm 和λ 2 =15 39.7 477nm ，有效 弹光 系 数
pe=0.22 [12] ；波纹管的材料选用锡青铜，刚度为1800N/m；等强
度悬臂梁相关参数如表1所示。将以上参数代入上式，可得该敏
感机构的灵敏度k s =0.711pm/Pa。
表2 压力与波长变化关系
表1 悬臂梁参数

由以上实验数据可得，敏感机构的线性度和重复性较好，
图1中传感器利用前后取压口在波纹管内外形成压力差，通 具有较高的灵敏度为0.703pm/Pa，与理论计算值基本吻合。
用敏感机构检测该压差大小。为验证该敏感机构的灵敏度，此
节利用向U型计中注入一定量的水，来模拟产生波纹管内外压差 四、传感器试验
(0~800Pa)进行试验(如图4所示)，同时将波纹管外大气压与水 将所研制的传感器样机固定于DHS-500×500/830×830-Ⅷ
柱上方大气压相互抵消，则U型管两端水柱的高度差即为波纹管 型环形风洞测风段，控制风速变化范围为0.2~20m/s，如图6所
内外压差值，如表2所示。经过多次试验得到光纤光栅中心波长 示，试验时，环境温度为13.4℃，且基本保持不变；风速取值
的偏移量与压力的拟合曲线如图5所示。 点依次为0.2、1、2、3、…、19、20m/s，结果如下页图7所
图 4 U 型计压力测试结构 示。
图6 风洞实验

用最小二乘法将风速与两光栅波长差进行拟合，拟合系
数为0.9993，因此传感器光栅波长变化与风速呈较好的二次关
系。
对传感器输出的风速值进行重复性测试，调节风洞风速从
0.2m/s上升到20m/s然后再从20m/s调到0.2m/s，分别记录传感
器风速读数和风洞风速，按照上述方法进行两次往复测试，得

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