基片式光纤光栅应变传感器的应变传递研究

为了实现光纤光栅传感器对基体表面应变的准确监测,以基片式光纤布拉格光栅(FBG)传感器为研究对象,推导了基片式FBG应变传感器所测应变与基体应变之间的关系,即应变传递系数表达式。实验上,将实验室封装的铜基片式应变传感器黏贴在圆柱形试件上,测定了该传感器的应变传递系数。结果表明,理论所得的应变传递系数与实验所测的应变传递系数之间的误差很小,证明了应变传递系数推导的合理性,为基片式传感器的封装和使用提供了理论指导。     

表面粘贴式FBG传感器应变传递率的影响因素综述

表面粘贴式光纤布拉格光栅传感器测量系统包括光纤、中间层、基体三部分。而由于三者力学性能、热力学性能的不匹配,基体的应变并不能完全传递至光纤,二者之间存在应变传递率。总结应变传递率的影响因素,并针对变温环境下的应用场景,给出了应变修正方程。     

浮空器柔性复合蒙皮形变光纤布拉格光栅传感器应变传递特性

为提高浮空器气囊蒙皮形变光纤布拉格光栅监测的应变传递效率,研究了柔性复合蒙皮光纤光栅应变传递特性。针对柔性复合蒙皮材料结构特征,建立了“光纤光栅—粘贴层—蒙皮结构”三层应变传递模型,推导出应变传递变化函数,通过解析方法和有限元方法对光纤光栅传感器各点应变传递率进行了计算,并分析了粘贴层及蒙皮结构相关参数对应变传递率的影响,得出表面粘贴式光纤光栅传感结构最佳封装参数。研究结果表明,对于传感器中部的应变传递效率,解析和数值方法计算误差小于5%,当粘贴层弹性模量为0.5 GPa、粘贴长度为40 mm、粘贴宽度为6 mm、上下粘贴层厚度分别为0.2 mm和0.1 mm时,光纤光栅应变传递模型封装参数优化后的应变传递率可达97.04%,可满足浮空器气囊形变监测的灵敏度要求。     

表面式光纤布拉格光栅传感器应变传递机理的研究

建立了组合梁与光纤布拉格光栅(FBG)传感器应变传递的力学试验模型,得出组合梁结构实际应变与表面式光纤布拉格光栅传感器应变的关系。对影响表面式光纤布拉格光栅传感器平均应变传递率的影响因素进行了理论分析,得出胶接层弹性模量,胶接层的宽度以及光纤的粘贴长度对应变传递率影响较大,通过实验确定它们之间的最佳组合,为以后的实际工程应用提供了参考。     

表面式光纤光栅传感器应变传递研究

建立了表面式光纤光栅传感器力学模型;推导了表面式光纤光栅传感器感测应变与基体应变间的关系;仿真分析了衬底厚度和黏结长度对应变传递效果的影响;实验证明在黏结长度为40mm有衬底和无衬底及黏结长度为20mm有衬底三种情况下光纤光栅应变传感器的灵敏度系数分别为54.4pm/0.1mm,54.8pm/0.1mm,52.8pm/0.1mm。实验结果证明了理论推导和仿真分析,为传感器封装提供了指导。     

埋入式聚合物光纤传感器应变传递影响参数分析

在已有的应变传递模型的基础上,经过分析得到了影响埋入式聚合物光纤传感器应变传递的主要因素:中间黏贴层模型参数、中间黏贴层厚度、光纤传感器长度和中间黏贴层泊松比。通过对各影响参数进行分析,得到了它们与平均应变传递率的关系。结果表明,聚合物光纤传感器在瞬时响应下的平均应变传递率随着中间黏贴层Kelvin单元的弹性模量增大而增大,随着中间黏贴层厚度的增大而减小,随着传感器长度增大而增大;在准静态响应下的平均应变传递率随着中间黏贴层弹簧单元的弹性模量增大而增大,随着中间黏贴层厚度的增大而减小,随着传感器长度增大而增大;中间黏贴层泊松比对平均应变传递率影响很小,可以忽略。     

基于OFDR裸光纤表面粘贴式应变传递的分析及试验研究

分析了光纤传感器应变传递率的影响因素,进行了粘贴式光纤传感器等强度梁试验.光纤传感器监测结构材料中应变分布的能力取决于材料与光纤之间的键合特性.取粘贴长度和胶体剪切模量两个参数,研究了分布式光纤传感器应变传递的顶端效应.结果 表明:延长粘贴的光纤长度或提高胶体的剪切模量,可以使高应变传递段加长.工程应用中应选用剪切模量...     

埋入式聚合物光纤传感器应变传递影响参数分析常

在已有的应变传递模型的基础上,经过分析得到了影响埋入式聚合物光纤传感器应变传递的主要因素：中间黏贴层模型参数、中间黏贴层厚度、光纤传感器长度和中间黏贴层泊松比。通过对各影响参数进行分析,得到了它们与平均应变传递率的关系。结果表明,聚合物光纤传感器在瞬时响应下的平均应变传递率随着中间黏贴层Kelvin单元的弹性模量增大而增大,随着中间黏贴层厚度的增大而减小,随着传感器长度增大而增大;在准静态响应下的平均应变传递率随着中间黏贴层弹簧单元的弹性模量增大而增大,随着中间黏贴层厚度的增大而减小,随着传感器长度增大而     

基片式光纤布拉格光栅传感器应变传递分析

光纤布拉格光栅(FBG)传感器在实际工程应用中通 常是埋在基体中或粘贴于基体表面,由于光纤、保护层和粘贴 层以及基体材料的物理力学性能不同,FBG传感器的测量应变不等于基体结构的实际 应变,因此需要对 所测的应变进行修正。本文以基片式FBG传感器作为研究对象,建立了“基体结构 －胶体－基片－胶 体－FBG传感器”的应变传递模型,推导出基片式FBG传感器测量应变与基体 结构实际应变之间 的应变传递计算公式,并通过有限元分析和实验验证,结果表明理论推导的正确 性,得到的应变传递公式可应用于实际工程。     

分布式光纤传感器应变传递性能分析及试验研究

随着光电监测技术的发展,分布式光纤传感技术在土工工程结构监测中得到了广泛使用。而该种技术的应变测量精度不仅取决于自身性能,同时也与传感器的应变传递性能有着密切的关系。因此,本文在对分布式光纤传感器应变传递性能展开理论分析的基础上,对这一性能展开的试验研究,从而为关注这一话题的人们提供参考。     

光纤应变传感器的研究现状与发展

对光纤应变传器的研究现状与发展进行综述,并对它的未来发展提出了作者的看法和分析,对各种传感器的特点嘬新研究成果给出较详细的报导。     

分布式光纤传感器应变传递规律研究

基于光频域反射技术,建立一种应变传递模型,推导了光纤应变传递关系,分析了分布式光纤应变测量结果的影响因素。通过等强度梁弯曲实验,分别从粘贴长度和涂覆层剪切模量等方面研究了光纤传感器的测量结果。研究结果表明,粘贴长度越长,应变传递率越高,当粘贴长度达到一定值时,光纤中间区域的应变传递率为1,两端的逐渐减小,涂覆层和胶粘剂的剪切模量越高,应变传递率越大。工程应用中应选用剪切模量高的涂覆层光纤及胶粘剂,粘贴长度应大于需测量区域的长度。     

光栅粘贴长度对应变传递影响的实验研究

表面粘贴作为光栅主要的粘贴方式之一,简单方便,应用广泛。光纤光栅实际栅区长约1.0~1.5cm,解调仪反映的是栅区的综合变化,实际粘贴长度影响测量结果。该文就光纤光栅不同粘贴长度影响应变测量结果作了实验研究,发现粘贴长度越长,结果与实际应变的误差就越小,实验结果将为光纤光栅封装等提供参考。     

光纤光栅在不同基底上的应变灵敏度研究

为实现光纤光栅传感器对基体表面应变的准确监测,在三种不同基底上对同一个光纤光栅传感器进行标定,研究了不同基体对传感器应变传递的影响。实验表明,光纤光栅传感器选用不同的标定基底其应变灵敏度系数是不同的,实际测量时需根据不同的被测对象,选用合适的基体来标定应变灵敏度系数,这样才能真实的反应基体的应变。     

布拉格光纤光栅用于标准钢筋试件应变传感和弹性模量测量的实验研究

利用两组布拉格光纤光栅 (FiberBraggGrating ,FBG)FBG1和FBG2对标准钢筋试件的应变和弹性模量进行了测量 ,并与电阻应变片的实验结果进行了对比。FBG1、FBG2和电阻应变片的应变测量灵敏度分别约为 1/ 14 5 .6、1/ 15 5 .8和 1/14 1.5 με/吨 ,理论值为 1/ 15 6 .86 με/吨 ;测量钢筋试件弹性模量分别为 2 .2 12× 10 5、2 .0 35× 10 5和 2 .2 73× 10 5Mpa,而理论值为 2 .0 3× 10 5Mpa。结果表明 ,作为测量应变的常用仪器 ,FBG比电阻应变片的实用性能更为优越。     

用于大型结构应变测量的光纤传感器

描述了一种梳形光纤应变传感器，从理论上导得传感器传输光功率变化和应变之间的线性关系；得到了这种传感器应变灵敏度和梳形结构参数的函数关系。实验得到的结果和理论一致．实验显示出这种传感器没有滞回特性，具有好的单值性、重复性和温度稳定性。     

一种同时测量温度和应变的光纤光栅传感器

报道了一种新型实用的用单根光纤布拉格光栅(FBG)实现温度和应变分离传感的技术。当光纤光栅一部分包层直径变小时，整个光栅可以看成由两个周期相同但直径不同的子光栅连接而成。理沦分析和实验都证实了这两个子光栅具有相同的温度敏感性和不同的应变敏感性．由此实现光纤光栅传感器中温度和应变两参数的分离测量，而且这两个子光栅的中心波长间距可以直接测量应变大小．温度变化不影响所测量的应变值。实验中光栅的一部分包层直径被HF酸腐蚀到82μm．获得了两子光栅应变响应系数分别为0．00201nm/με．0．000858nm/με，二峰间距的应变响应系数为0．00116nm／με．二峰的温度响应系数均为0．01nm/℃的测量结果．依据这些结果可以对温度和应变进行同时分离测量。     

基于空芯光子晶体光纤的法-珀干涉式高温应变传感器

基于空芯光子晶体光纤(HCPCF)耐高温、温度稳定性好的特性,对利用空芯光子晶体光纤与两根普通单模光纤通过熔接构成的微小型光纤法布里-珀罗(F-P)干涉仪进行了高温应变特性实验研究.结果表明,在100～700℃温度范围内,HCPCF F-P具有较好的温度稳定性,并测得600℃的温度下其应变测量的灵敏度约为5.94 nm/με,线性度约为0.9997,温度对应变灵敏度的最大影响约1.5%,测量精度约0.08%FS.理论和实验结果表明高温下HCPCF F-P具有温度灵敏度较低,应变灵敏度较高,温度对应变灵敏度的交叉影响小,线性度和重复性好,且没有迟滞现象以及应变测量范围大等优点.