边孔相移光纤光栅测量压力温度的仿真及优化

作     者：梁磊 任启鹏 王辉 戴澍 陈重 LIANG Lei;REN Qipeng;WANG Hui;DAI Shu;CHEN Zhong

作者机构：武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室湖北武汉430070 中国石油化工股份有限公司江汉油田分公司湖北潜江433124 

基　　金：三亚崖州湾科技城管理局2019年、2020年度科技计划(SKJC-KJ-2019KY02,SKJC-2020-01-016) 中石化攻关项目(P21052)资助项目 

出 版 物：《光电子．激光》 (Journal of Optoelectronics·Laser)

年 卷 期：2022年第33卷第8期

页      码：785-791页

摘      要：油井内压力及温度的测量是智能完井系统的重要组成部分。为了能在井下环境实现单点、压力温度双参量测量,且最高压力可达30 MPa,温度可达120℃,本文提出一种在圆心边孔光纤(side hole fiber,SHF)上刻写π相移光栅的压力温度传感器。首先对边孔π相移光纤光栅同时测量压力及温度进行了理论推导,证明同时检测压力温度的理论可行性。其次,在理论的基础上,对SHF进行了仿真优化,并引入断裂极限限定条件,得到SHF的最优尺寸为孔中心距27μm,孔半径21.5μm。结果表明:SHF能实现单点双参量的测量,π相移光栅的引入提高了测量分辨率;SHF的孔半径越大孔越靠近纤芯,压力灵敏度越高,但考虑光纤断裂情况则并不是半径越大越好。该研究对特定压力测量范围下的边孔光栅压力温度传感器设计有指导意义。

主 题 词：边孔光纤 π相移光栅 压力温度测量 仿真分析 

学科分类：0820[工学-航空航天类] 082001[082001] 080202[080202] 08[工学] 0802[工学-机械学] 

核心收录：

D　O　I：10.16136/j.joel.2022.08.0770

馆 藏 号：203118120...