基于FBG的復雜面形應變場檢測系統研究

李瑩瑩，劉智超

(1.吉林工業職業技術學院 電氣與信息技術學院,吉林 132013；2.長春理工大學 光電工程學院,長春 130013)

引 言

光纖布喇格光柵(fiber Bragg grating，FBG)傳感器[1-3]是一種比較理想的無源傳感與信號解調器件，應用于彎曲、位移、壓力、應變、溫度等多個參量的測量。光纖傳感技術在航天、航海、石油化工、電力、生物醫學等應用廣泛[4-6]。針對復雜面形等進行檢測時，由于受到自身重量、外界應力等因素產生應變而導致變形及偏移時，若不進行偏移量補償，則導致基準測量不準，進而影響裝配質量等問題。

目前，用于復雜面形的應變傳感測量方法主要包括直接測量法[7]、電子測量方法[8]、光學測量法[9]和視覺測量法等[10]。直接測量法通過測量測量物體長度變化量從而測得應變大小，當物體或結構龐大或不易找到兩個測量端時，該方法不可行[11]。電子測量方法是采用電阻應變片實現某一點的應變測量，這種測量方法雖然技術成熟、尺寸小、精度和靈敏度高，但不能進行3-D應變測量，容易受到電磁干擾，抗腐蝕能力弱[12]。激光掃描技術可實現非接觸測量，測量范圍和測量精度均可調，但該方法受CCD視場范圍限制較大[13]。根據以上分析， FBG傳感器[14-18]的優點在于抗電磁干擾、靈敏度高、尺寸小、重量輕、成本低, 適于在高溫、腐蝕性等復雜環境中使用，在結構工程測量應變方面更有優勢。本文中基于FBG傳感網絡的復雜面形應變場檢測系統進行深入研究，實現復雜面形的基準位置、變形程度、變化趨勢的定量測量，從而將應變場補償量轉化為位置精度修正量，得到校正模型以實現高精度數字化裝配的應用。……