預(yù)埋式鎧裝光纖光柵傳感器應(yīng)變傳遞理論研究.pdf

1、光纖光柵傳感器作為目前一種新型的性能優(yōu)越的傳感器，在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測等各個(gè)領(lǐng)域作用越發(fā)突出。由于光纖光柵自身的一些缺陷和目前施工的特點(diǎn)，需要將這種光纖光柵制作成預(yù)埋式鎧裝光纖光柵傳感器的形式，來很好地保護(hù)光纖光柵。但此類傳感器在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，由于保護(hù)層的關(guān)系使得結(jié)構(gòu)自身的實(shí)際應(yīng)變與光纖光柵感受到的測量應(yīng)變存在差距。本文針對(duì)實(shí)際工程需要和目前傳遞理論不足，以預(yù)埋式鎧裝光纖光柵傳感器為載體，對(duì)傳感器傳遞關(guān)系、傳遞效率及影響因素做出了系統(tǒng)的理論分

2、析和數(shù)值實(shí)驗(yàn)研究，得出了一系列有益結(jié)論和參考公式，為工程上選用傳感器類型和數(shù)據(jù)測量的準(zhǔn)確性提供依據(jù)，本文主要研究內(nèi)容是：
　　（1）在已有的光纖光柵傳感器應(yīng)變傳遞理論的基礎(chǔ)上，采用了一些合理符合實(shí)際地假設(shè)，建立了軸向力作用下的預(yù)埋式光纖光柵傳感器應(yīng)變傳遞效率理論，并考慮基體材料和多層結(jié)構(gòu)的影響，推導(dǎo)出含有基體剪切彈性模量多層預(yù)埋式鎧裝傳感器長度范圍內(nèi)各點(diǎn)的應(yīng)變傳遞率公式和整個(gè)長度范圍內(nèi)的平均應(yīng)變傳遞率公式，得到一些有幫助結(jié)論，包括

3、傳遞效率隨基體彈性模量提高而增大，且當(dāng)基體彈性模量低于10GPa時(shí)，傳遞效率改變率很大，以及中間層分層對(duì)傳遞效率也產(chǎn)生了一定的影響，為實(shí)際選取傳感器提供有益參考。
　　（2）采用ANSYS有限元軟件，建立預(yù)埋式鎧裝光纖光柵傳感器的有限元模型。分別從模型的多層結(jié)構(gòu)、基體材料彈性模量等因素來分析對(duì)傳遞效率的影響，并與之前理論公式計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)理論結(jié)果和有限元模擬結(jié)果有較高的符合度，但部分結(jié)果存在差異，發(fā)現(xiàn)當(dāng)基體彈性模量越小