基于FBG的高溫應(yīng)變增敏檢測技術(shù)研究.pdf

1、由于基于光纖Bragg光柵的各類傳感器一般都有高靈敏度、抗電磁干擾和體積小等優(yōu)異性能，因此在石油化工行業(yè)、結(jié)構(gòu)健康檢測和航空航天等領(lǐng)域獲得愈來愈廣泛的關(guān)注和應(yīng)用。在石油化工行業(yè)中通常需要在高溫環(huán)境中進行接觸式應(yīng)變檢測，由于電學(xué)傳感器存在安全性問題無法使用，而由傳統(tǒng)膠黏劑封裝的光纖光柵應(yīng)變傳感器，由于存在壽命短和不穩(wěn)定的特點而無法滿足測量要求。本文正是針對上述問題，圍繞光纖光柵應(yīng)變傳感器的耐高溫性封裝，和相應(yīng)的應(yīng)變增敏，以及封裝后的耐高溫

2、性能展開研究，主要做了如下工作：
　　1、設(shè)計、加工并改進了在高溫環(huán)境下進行應(yīng)變檢測的高靈敏度光纖布拉格光柵應(yīng)變傳感器。主要從耐高溫光纖Bragg光柵、固定方式和傳感結(jié)構(gòu)的角度考慮，最終確定了滿足應(yīng)用要求的polyimide-FBG、低溫玻璃粉和無膠化夾持兩種固定方式和菱形傳感結(jié)構(gòu)。
　　2、分別對上述兩種封裝光柵結(jié)構(gòu)的應(yīng)變傳遞過程進行了理論分析，確定了待測彈性構(gòu)件表面的應(yīng)變大小和光纖布拉格光柵中心波長之間的關(guān)系，并且分析了

3、封裝過程中Bragg波長的漂移和應(yīng)變測量范圍的關(guān)系；
　　3、用ANSYS有限元分析軟件分別對上述菱形結(jié)構(gòu)和二級杠桿式應(yīng)變增敏結(jié)構(gòu)進行了模擬分析，得出了在外界應(yīng)變作用下兩種封裝結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布圖；
　　4、最后對兩種結(jié)構(gòu)在高溫環(huán)境下的時間特性、溫度特性和應(yīng)變特性進行了測試。時間特性中，夾持結(jié)果顯示了類似“矩形波”的形狀，表現(xiàn)了良好的夾持效果；由于光柵有限的預(yù)應(yīng)力，在正應(yīng)變增大至一定值后出現(xiàn)平坦階段，與預(yù)期效果一致；壓縮應(yīng)變特性