基于夾持粘貼式的光纖光柵傳感器力熱耦合測(cè)試

李鑫，黃薏靜，于紀(jì)成，徐趙潔，馬冠軍

（北方工業(yè)大學(xué) 機(jī)械與材料工程學(xué)院， 北京 100144）

0 引言

光纖布拉格光柵（Fiber Bragg Grating， FBG）傳感器具有精度高、穩(wěn)定性好、易成傳感網(wǎng)絡(luò)等特征，且由于其材料的非金屬性，具有絕緣性、不受電磁干擾以及耐腐蝕等優(yōu)勢(shì)，在航空航天、建筑橋梁、石油勘探等方面具有很大的應(yīng)用前景［1-5］。在高溫環(huán)境下的應(yīng)變測(cè)試方面，傳統(tǒng)高溫應(yīng)變傳感器存在電阻應(yīng)變片的引線不絕緣、易受電磁影響，且復(fù)用性差等不足［6］；高溫引伸計(jì)發(fā)展不成熟，產(chǎn)品昂貴，對(duì)使用的空間求較高，較依賴進(jìn)口產(chǎn)品［7］。而光纖光柵傳感器可實(shí)現(xiàn)多場(chǎng)耦合參數(shù)的測(cè)量，更適合于高溫、高電磁的極端環(huán)境。

HILL K O 等［8］于1978 年研制出光纖光柵，MOREY G 和MELTZ WW 等［9］首次發(fā)現(xiàn)光纖光柵的中心波長(zhǎng)與溫度-應(yīng)變變化呈現(xiàn)線性關(guān)系，國(guó)內(nèi)外研究者由此開展了針對(duì)光纖光柵溫度-應(yīng)變交叉敏感方面的研究。田琴等［10］研制一種雙熱重生布拉格光柵（Regenerated Fiber Bragg Grating， RFBG） 傳感器，實(shí)現(xiàn)裸光纖800 ℃內(nèi)的應(yīng)變測(cè)量（＜1 000 με）。張開宇等［11］通過設(shè)計(jì)基底和光柵刻寫工藝，增加了FBG 傳感器應(yīng)變靈敏度，應(yīng)變測(cè)量誤差小于3 με（0～700 με）。LI Ruiya 等［12］結(jié)合矩陣方法設(shè)計(jì)應(yīng)變放大模型，應(yīng)變靈敏度增加了6.34 倍，理論上達(dá)到溫度解耦。楊潤(rùn)濤等［13］制備了表貼式Ⅱ型FBG 傳感器，達(dá)到400 ℃的應(yīng)變檢測(cè)。申佳鑫等［14］提出一種FBG 和空芯光纖多模干涉效應(yīng)的混合型溫度-應(yīng)變雙參量傳感器，通過耦合矩陣獲得溫度/應(yīng)變數(shù)值。上述文獻(xiàn)開展了FBG 的多場(chǎng)耦合測(cè)試及特種光纖光柵的制備，但多數(shù)研究更側(cè)重理論方面，且特種光纖制備較難在工程上實(shí)現(xiàn)。……