矿用光纤热线式风速传感器设计

作者：王纪强; 李振; 孟辉; 侯墨语; 董果凤; 杨青山; 刘统玉

来源：工矿自动化, 2021, 47(05): 30-34.

DOI：10.13272/j.issn.1671-251x.17740

• 矿井通风
• 风速传感器
• 光纤传感
• 光纤热线式
• 掺杂光纤
• 光纤Bragg光栅
• 光栅复用解调

实时、准确地获取风速数据,有助于精准控制矿井风流。现有的热线式、叶轮式、超声波涡街式、差压式等矿用风速传感器或易受干扰,或无法检测微风速,或量程小,且均通过电信号获取风速,存在安全隐患。基于掺杂光纤光热转换特性和光纤Bragg光栅(FBG)测温原理,设计了一种矿用光纤热线式风速传感器,通过掺杂光纤将光能转换为热能,通过解调热交换下FBG中心波长漂移量推算传感探头温度变化,进一步计算出风速。在FBG解调过程中采用光栅复用技术,实现了多台传感器共用同一光源和解调仪,降低了成本。实验室测试结果表明:FBG中心波长漂移量与风速呈非线性关系;在较低的风速范围内,泵浦光源功率越高,FBG中心波长漂移范围越大,风速检测灵敏度越高,风速为0～0.57 m/s时,传感器灵敏度为1 370pm/(m·s-1),最高分辨率达0.7mm/s;传感器响应时间随风速增大而减小,波长动态范围随之增大。现场测试结果表明:该传感器可实现煤矿井下微风速、低风速检测,稳定性较好,监测值能准确反映现场风速变化。

• 单位
  山东省科学院激光研究所; 齐鲁工业大学