光纖應(yīng)變傳感器原理

光纖應(yīng)變傳感器是世界上應(yīng)用廣泛的傳感器類型，具有許多電傳感器不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，如不受電磁場及其它外界環(huán)境變化影響、靈敏度高、體積小、絕緣性好、可實(shí)現(xiàn)分布測量等。它是實(shí)現(xiàn)長期及實(shí)時(shí)在線結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測的關(guān)鍵器件，對于保障大型設(shè)施安全、防止惡性和災(zāi)難性事故發(fā)生具有非常重要的意義。

光纖應(yīng)變傳感器其特征是設(shè)有等強(qiáng)度懸臂梁和溫度補(bǔ)償塊，梁懸臂頂即端部以內(nèi)10mm左右有一刀口，用來懸掛靜力加載，刀口以內(nèi)有長度約為80-150mm的矩形梁體，用來傳遞靜力荷載；其后為等強(qiáng)度懸臂梁的有效長度，梁體沿軸向的形狀為T形，即一頭大一頭小，在梁體上表面中軸線標(biāo)有刻度，用于分布式光纖傳感器位置，即安裝單模緊套光纖或經(jīng)過封裝后的單模緊套光纖或點(diǎn)式封裝的光纖光柵，將待率定的單模緊套光纖用膠粘材料分布固定于等強(qiáng)度梁梁體上、下表面，光纖一端再用相同的膠粘材料固定于溫度補(bǔ)償塊表面，另一端接入用于解調(diào)光纖應(yīng)變傳感器的解調(diào)系統(tǒng)：先用分布式光纖應(yīng)變計(jì)解調(diào)儀采集光纖應(yīng)變傳感器的初始應(yīng)變值；同時(shí)用動靜態(tài)應(yīng)變儀采集電阻應(yīng)變計(jì)的初始應(yīng)變值，如果是靜載率定，還需要調(diào)節(jié)或記錄三點(diǎn)撓度計(jì)上百分表或千分表的初始值；然后逐級加載，逐次采集或記錄光纖應(yīng)變傳感器、電阻應(yīng)變計(jì)以及三點(diǎn)撓度儀的讀數(shù)，用撓度計(jì)上百分表或千分計(jì)率定靜載下的曲率；如果是動載率定，用動力加載系統(tǒng)使梁體產(chǎn)生振動，用動靜態(tài)應(yīng)變儀采集電阻應(yīng)變計(jì)的動態(tài)應(yīng)變譜，用光纖應(yīng)變傳感器解調(diào)儀采集光纖應(yīng)變傳感器的動態(tài)應(yīng)變譜，比較分析兩者可以得到待率定的光纖應(yīng)變傳感器的采樣頻率并對其實(shí)時(shí)性作出評價(jià)，并從所測得的總的分布式光纖應(yīng)變值中加以扣除溫度補(bǔ)償段的應(yīng)變值，以去除溫度變化的影響。

光纖應(yīng)變傳感器優(yōu)點(diǎn)

1.質(zhì)量輕

2.體積小

3.抗電磁干擾

4.耐腐蝕

5.對增強(qiáng)纖維無副作用

6.靈敏度高

7.與復(fù)合材料相容性好

8.不影響結(jié)構(gòu)性能

9.可遠(yuǎn)距離測試

10.空間性

11.實(shí)時(shí)性

光纖應(yīng)變傳感器應(yīng)用領(lǐng)域

光纖應(yīng)變傳感器主要應(yīng)用在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國防、建筑業(yè)、環(huán)境、能源、運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域。