微型布拉格光栅土压力传感器的设计与试验

基于金属膜片受压径向拉伸特性。依据土压力传感器与土介质的匹配原则,设计了一种微型布拉格光栅土压力传感器。传感器充分利用金属膜片受到外界压力而产生的最大应变。传感器理论压力灵敏度为2.337 6 nm/MPa。用ANSYS建立金属膜片有限元模型,提取膜片中心点径向位移,得到仿真灵敏度为2.332 0 nm/MPa。用台式气压源、光纤光栅解调仪等设备组建气压标定平台,对传感器进行标定试验。试验表明,在0.3~1.0 MPa范围内,压力灵敏度为1.962 9 nm/MPa,较裸光栅提高654倍,线性度为99.4,具有低啁啾、稳定性高的特点。