水坝安全监测关系着水坝的安全运行,通过传感器稳定获取水坝运行参数,是确保水坝正常运行的监测数据分析关键,也是智能水坝发展的重要方向之一。基于FBG技术的传感器具有体积小、重量轻、无源、灵敏度高、便于复用、对电磁干扰不敏感、容易嵌入材料内部等独特优势,被广泛应用于工程监测领域。本文针对于智能水坝的水压传感需求,研究并设计了量程2MPa的光纤光栅水压传感器。对悬臂梁式光纤光栅压力传感器和人字梁式光纤光栅压力传感器的设计进行了有限元仿真分析,确定了人字梁结构方案。进行了人字梁的尺寸参数影响分析,并通过实验确定最终尺寸参数。具体完成的工作如下:1.进行了悬臂梁式光纤光栅压力传感器和人字梁式光纤光栅压力传感器原理设计和分析。前者是直接利用水向下的压力让悬臂梁产生向下的形变,后者通过对于人字梁顶端的压力作用,将人字梁所承受的竖直方向上的水压转化为水平方向的拉力。2.基于ANSYS有限元平台对两种设计方案仿真模拟,结合光纤光栅栅区尺寸,使用控制变量法对两种设计方案的关键参数进行优化组合分析,在分别对悬臂梁的厚度、工作长度、角度和对人字梁的跨度、臂长、角度、厚度等进行仿真计算后,得到优化的尺寸参数。进行方案比较,最终确定了人字梁式光纤光栅压力传感器的设计方案。3.根据优化的尺寸参数制作了传感器,并进行了实验测试。测试了传感器的性能指标,实验得到该传感器的温度补偿校准公式,确定了以测压光栅和温补光栅的中心波长值为自变量的水压函数关系。实验表明,该FBG传感器灵敏度为0.87pm/k Pa,测量范围0～2MPa,当解调仪具有2pm的分辨率时,压力传感分辨率2.22k Pa。