光纤Bragg光栅应变、温度交叉敏感问题解决方案

应变和温度变化都会引起光纤Bragg光栅(FBG)反射波长的移动,这种交叉敏感问题是制约FBG传感检测技术实用化的"瓶颈"。从应变、温度交叉敏感的物理机制出发,分两类综述国内外关于交叉敏感问题的解决方案,介绍各类方案的工作原理,并详细分析几种近年来出现的典型方案的优缺点。

基于桥梁结构的FBG传感器温度与应变交叉敏感问题的研究

对光纤布拉格光栅(FBG)传感器在桥梁结构健康监测中产生的温度与应变交叉敏感问题进行了研究。采用参考光纤光栅法在应变传感光纤光栅附近额外加入一个温度测量光纤光栅,对应变光栅实现温度补偿功能。设计了基于参考光纤光栅法的FBG传感器及FBG传感器封装的机械结构,并通过实验来验证FBG传感器的性能。实验数据表明,温度传感光纤光栅几乎不受应变的影响,应变传感光栅的中心波长变化与温度变化呈一阶线性关系,修正后的测量结果更加精确,达到了双参数同时测量的目的,应变与布拉格波长的线性关系非常好,相关系数达到0.99以上。参考光纤光栅法能够很好地解决FBG传感器温度与应变交叉敏感的问题。

光纤光栅应变、温度交叉敏感问题研究现状分析

光纤光栅的应变、温度交叉敏感问题一直是传感领域的研究热点之一,对其研究现状进行了分析。将现有的各种解决方案进行归类,从与实际结构相结合的角度分析各方案解决应变测量中温度补偿问题的优缺点及适用性。为实际应用中选择适宜的解决方案提供一定的有益参考。

光纤光栅传感器温度和应变交叉敏感的研究现状

从测量原理和实验装置上详细介绍了利用光纤光栅传感器区分测量温度和应力的两种解决方案:双波长矩阵运算法和双参量矩阵运算法。叙述了其主要工作原理,给出了图示说明,并对它们的优缺点进行了比较分析,为以后选取恰当的测量方法提供了依据。

FBG应变传感器温度交叉敏感补偿技术研究

光纤光栅传感器目前在工业上对高温压力管道表面的应变监控有着广泛的应用。但由于存在应变和温度的交叉影响,使传感器的测量精确度受到了一定的限制,不能满足工业实际需要。通过分析FBG应变传感器的基本工作原理,针对FBG的应变、温度交叉敏感问题,提出并采用了二元回归分析算法来实现FBG应变传感器的温度补偿模型。由计算机程序运行结果和实验结果表明,利用二元回归分析法对FBG应变传感器进行数据融合处理后,温度灵敏系数由2.74×10-2/℃降低为9.16×10-5/℃,温度的交叉敏感性得到明显改善,可满足高温压力管道应变测量的实际测量要求。

光纤Bragg光栅应力传感中温度交叉敏感问题研究

针对光纤Bragg光栅应力传感中温度交叉敏感的问题,设计了一种有效的无源温度补偿方法和补偿结构。通过理论模拟,分析了M值不同时补偿效果曲线的变化,从中得到了补偿效果最好时的M值;得出了不同预应变情况下的温度特性曲线,从中找出了温度特性被完全补偿时的预应变的值;分析了温度补偿中出现过补偿和欠补偿现象的原因。通过该方法,有效地解决了光纤Bragg光栅传感中的温度交叉敏感问题。温度补偿后可以满足对光纤光栅温度稳定性要求较高的光纤传感、通信等领域的需要。

FBG温度传感器交叉敏感问题的研究

基于光纤布拉格光栅(FBG)传感器的温度应变交叉敏感原理,提出了一种新型的高灵敏度FBG温度传感器封装方法,该封装方法通过在金属管内设置弹簧进行预应力封装,完全隔绝外界压力对FBG温度传感器测温的影响,可有效地解决温度和应变对FBG温度传感器交叉敏感的问题,同时提高FBG温度传感器的温度灵敏度。对封装后的光纤光栅温度传感器进行温度特性测试和温度应力交叉敏感测试实验,结果表明,传感器中心波长的变化仅由温度变化引起,不受压力变化的影响。另外,该传感器表现出较好的线性度和重复性,可以达到准确测量温度的目的。

汽车用电镀锌IF钢板的应变速率及温度敏感性

对汽车用电镀锌IF钢板进行不同拉伸温度和应变速率下的单向拉伸试验,研究了应力-应变曲线随拉伸温度、应变速率的变化规律,分析了拉伸温度和应变速率对该钢力学性能的影响和应变速率敏感指数随拉伸温度的变化规律。结果表明:IF钢单向拉伸应力随拉伸温度的升高而减小,随应变速率的增加而增大;屈强比随拉伸温度升高而呈向上开口的抛物线,临界温度约为120℃;不同应变速率下的硬化指数随拉伸温度的变化规律不尽相同;断裂伸长率随拉伸温度和应变速率的变化不大;力学性能的临界温度在100～120℃,但应变速率敏感指数在60℃时最大;此外其温度敏感性系数随应变速率的增加而增大。

压阻式传感器的应变与温度交叉灵敏度分析

运用二元函数的泰勒展开式在给出压阻式传感器的应变和温度灵敏度的同时,也给出了应变与温度交叉灵敏度大小的公式,阐明了其物理意义,并结合实际测量数据估计了交叉灵敏度,对于实际使用传感器并进行补偿具有一定的指导意义。

工业纯钛中低温拉伸行为的温度与应变速率敏感性

结合拉伸实验数据和断口形貌分析发现,中低温下工业纯钛的拉伸应力-应变曲线随着温度的升高和应变速率的降低不断降低,拉伸行为存在温度软化与应变速率强化现象,并且拉伸行为的温度敏感性强于应变速率敏感性。基于工业纯钛强度参量随着温度和应变速率的变化规律得到了定量的工业纯钛强度参量与温度和应变速率的关系式。为了定量地描述工业纯钛中低温拉伸应力-应变曲线的温度与应变速率敏感性,对Arrhenius方程、Johnson Cook(JC)方程和Modified Zerilli-Armstrong(MZA)方程在工业纯钛中低温拉伸行为的应用进行比较发现,Arrhenius方程的预测精度最高,MZA方程次之,而JC方程的预测精度最低。

TC11钛合金应变速率和温度敏感系数

采用热模拟试验方法，对TC11钛合金在温度为850℃～930℃，应变速率为0．001～1．0，最大变形程度50％条件下的高温流变应力变化规律进行了研究．在分析变形温度、变形程度和应变速率对流动应力影响规律的基础上，确定了TC11钛合金的高温应变速率敏感系数m=0．1688，以及温度敏感性指数S=10233，为钛合金高温变形过程的数值模拟提供了重要计算参数．

光纤光栅传感器在桥梁应变测量中交叉敏感问题的研究

从理论上介绍光纤光栅传感器传感原理及交叉敏感问题的物理机制,并针对桥梁结构这一复杂环境的内部应变,提出一种解决交叉敏感问题的新颖方案,对于桥梁施工和使用阶段的监测具有重大意义。

光纤光栅应变传感器交叉敏感现象研究

光纤布喇格光栅的交叉敏感现象影响了光纤光栅应变传感器的检测精度。为了使光纤光栅应变传感器的检测精度提高,提出了采用遗传模拟退火算法改进BP神经网络的方法,来改善光纤光栅应变传感器的交叉敏感现象。通过仿真实验,验证了遗传模拟退火算法改进BP神经网络的方法能实现光纤光栅应变传感器交叉敏感信号中应变信号与温度信号的精确分离,使光纤光栅应变传感器的检测精度显著提高,同时抑制了光纤光栅应变传感器非线性特性的影响。

压阻式传感器的应变与温度交叉灵敏度分析

运用二元函数的泰勒展开式给出了应变与温度交叉灵敏度大小的公式,阐明了其物理意义,并结合实际测量数据估计了交叉灵敏度;对于实际使用传感器和进行补偿具有一定的指导意义。

光纤拼接结构型应变不敏感温度传感器

设计并制作了一种基于七芯光纤的应变不敏感温度传感器。该传感器将一段七芯光纤与两段单模光纤进行熔接,通过优化熔接参数在熔接点处形成两个分别充当光路分束器和耦合器的凸锥结构,构成了马赫-曾德尔干涉仪(MZI)。实验研究了该传感器对温度和应变的响应特性。结果表明,传感器的光谱对应变不敏感,但传感器对温度具有良好的线性响应特性,在40~200℃内,其谐振光谱波长随温度升高线性红移,对应温度灵敏度达到93.11 pm/℃,波长漂移线性度达99.4%。

碳纤维增强热塑性复合材料的应变率及温度敏感性

研究了碳纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET/CF)复合材料在不同应变率及温度条件下的拉伸性能及损伤模式,拉伸应变率从0.001 s^(-1)至50 s^(-1),温度从-40℃至80℃。结果表明,随着应变率的增加,复合材料的弹性模量、拉伸强度均有所提高;随温度的升高,其弹性模量、拉伸强度均降低,而失效应变逐渐增大,表现出较强的应变率及温度敏感性。

关于FBG传感器应力-温度交叉敏感问题的研究

光纤布拉格光栅(FBG)传感作为新兴的传感方式,正在各行各业内受到广泛的应用。文章就光纤布拉格光栅的应力、温度交叉敏感问题,着重介绍其分离或补偿方案,包括双波长光栅法、参考光栅法、长周期光栅法、保偏光纤光栅法以及特殊的光纤光栅封装方法,并对各自的优缺点进行比较。随着对光纤布拉格光栅传感器的更多更深入的研究,会不断提出更好更稳定的解决方案。

光纤光栅传感测量中的交叉敏感研究

依据Bragg光栅方程 ,从理论上分析了光纤光栅应变和温度双参量同时测量中引起交叉敏感的物理机理 ,对有交叉敏感和无交叉敏感两种情况下的误差进行了分析讨论 ,并给出了数学表达式 .结合实验数据进行了计算 ,估计了忽略交叉敏感可能带来的误差 。

光纤光栅温度和应变同时测量技术研究进展

分析了光纤光栅温度、应变同时测量原理,综述了光纤光栅传感器温度、应变同时测量技术现状,并对其分别进行了分析,总结了其优缺点。最后对其技术前景进行了展望。

光纤光栅温度应变同时测量传感技术研究进展

介绍了光纤光栅温度应变传感器的基本原理,对当前常用的实验方法进行了分类。简要介绍了参考光纤光栅法、双波长叠栅法、光纤Bragg光栅(FBG)与长周期光栅相结合的方法、不同包层直径光栅对法、纤芯掺杂法以及光纤光栅F-P腔法等方法的机理,并对每一种方案进行了详细的分析,讨论了其优缺点和改进方向。