边孔相移光纤光栅测量压力温度的仿真及优化

Simulation and optimization of pressure and temperature measure-ment with side hole phase shift fiber grating

梁磊 ¹任启鹏 ¹王辉 ²戴澍 ¹陈重¹

扫码查看

作者信息

1. 武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室,湖北武汉430070
2. 中国石油化工股份有限公司江汉油田分公司,湖北潜江433124
折叠

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27 μm,孔半径21.5 μm.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.

关键词

边孔光纤/π相移光栅/压力温度测量/仿真分析

引用本文复制引用

基金项目

三亚崖州湾科技城管理局科技项目(2019、2020)(SKJC-KJ-2019KY02)

三亚崖州湾科技城管理局科技项目(2019、2020)(SKJC-2020-01-016)

中国石化科技攻关计划(P21052)

出版年

2022

光电子·激光

天津理工大学中国光学学会

光电子·激光

CSCD北大核心

影响因子：1.437

ISSN：1005-0086

参考文献量2

段落导航