光纤光栅温度压力同时区分测量技术研究33乔学光1,韩鹏133,贾振安1,冯飞1,2,冯宏飞1(1.西安石油大学光电油气测井与检测教育部重点实验室,陕西西安710065;2.长庆油田分公司油气工艺研究院,陕西西安710021)摘要:提出一种基于金属合金薄壁弹性圆筒双光纤Bragg光栅(FBG)温度压力同时区分测量的传感模型。将FBG1和FBG2分别沿着圆筒的轴线方向粘贴在空心段外壁上和底座实心的外壁面上。圆筒内压力和温度的变化将引起FBG1波长的变化,温度的变化引起FBG2波长的变化,通过FBG2对FBG1的温度补偿进行温度和压力的同时区分测量。在100℃内、20MPa压力下,实验测得传感器的压力响应灵敏度系数约为0.012nm/MPa,温度响应灵敏度系数约为0.012nm/℃。关键词:光纤光学;光纤Bragg光栅(FBG);温度压力传感;区分测量;高温高压中图分类号:TN247文献标识码:A文章编号:100520086(2009)0921186203ResearchonsimultaneousdiscriminatingmeasurementoftemperatureandpressureusingfibergratingsensingtechnologyQIAOXue2guang1,HANPeng133,JIAZhen2an1,FENGFei1,2,FENGHong2fei1(1.KeyLaboratoryofPhotoelectricityOil&GasLoggingandDetectingMinistryofEducation,Xi′anShiyouUni2versity,Xi′an710065,China;2.Oil&GasTechnologyResearchInstituteChangQingOilFieldCompany,Xi′an710021,China)Abstract:Adouble2fiberBragggratingsensorforsimultaneousdiscriminatingmeasurementoftempera2tureandpressureisproposedbasedonthin2wallflexiblemetalalloycylinder.FBG1andFBG2arestucktothehollowandsolidsectionsofcylinderalongtheaxisdirectionbystrongpastern.ThechangesoftemperatureandpressureresultinthewavelengthshiftofFBG1.OnlythechangeoftemperatureinthecylindercausesthewavelengthshiftofFBG2,thepressure′sinfluencecanbeneglected.TheexternalpressureandtemperaturecanbesimultaneouslyanddiscriminatinglymeasuredbytestingthereflectivewavelengthshiftofFBG1andFBG2.Intherange0～10MPa,-20～100℃,theexperimentalpressuresensitivitycoefficientis0.012nm/MPaandthetemperaturesensitivitycoefficientis0.012nm/℃.Keywords:fiberoptics;fiberBragggrating(FBG);temperatureandpressuresensing;discriminatingmeasurement;hightemperatureandhighpressure1引言近年,光纤Bragg光栅(FBG)作为一种新型的灵巧传感元件,由于其独特的优势,在光纤传感领域得到了广泛而深入的研究[1]。然而,FBG的Bragg波长同时对应变和温度敏感,采用其反射光的单个特征量调制,难以实现应变与温度的区分测量,而在许多实际的应用场合,同时获取应变和温度信息是非常重要的。随着FBG制作技术的日益成熟,交叉敏感成了制约FBG传感器实用化的又一重要问题。温度和压力同时区分的测量,有些是通过聚合物封装实现的,有些是利用FBG与LPFG双光栅混合结构实现的,有些则是用重叠结构栅实现的[2～8]