3. 探究当前光纤布拉格光栅传感器在工程领域如何进行应变的监测,如,针对光纤光栅传感器对温度和应变的敏感特性,如何在应变的监测中排除温度的影响;
光纤布拉格光栅传感器(FBG)在工程领域中进行应变监测时,需要考虑其对温度和应变的敏感特性。由于FBG传感器对温度和应变都具有敏感性,因此在进行应变监测时,需要采取一定的措施来排除温度变化的影响。以下是几种常见的方法:
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双光栅法:在光纤的同一位置处写入两个不同栅距的光纤布拉格光栅,利用它们对温度和应变的不同响应系数,可以分别求出产生波长位移的温度和应变变化。这种方法可以实现对温度和应变的同点实时区分测量3。
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结构设计:通过优化光纤光栅传感器的结构设计,可以提高其对应变的敏感性并减少温度变化的影响。例如,将光纤的光栅段封装于一温度和应变敏感的变刚度结构中,可以更好地实现FBG光纤在超低温区的温度测量,并得到增敏效果12。
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参数分析:研究弹性模量、厚度、粘结长度等参数对光纤布拉格光栅传感器测量效果的影响,通过参数分析可以找到减少温度影响的方法4。
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温度补偿技术:在监测过程中,可以使用温度补偿技术来消除温度变化对应变测量的影响。这通常涉及到对温度变化的实时监测,并根据温度变化对应变读数进行修正。
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多参数传感网络:通过构建一个包含多个FBG传感器的传感网络,每个传感器针对不同的物理量进行监测,可以利用这些传感器之间的数据关联来消除温度变化的影响14。
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理论模型和标定实验:通过建立光纤布拉格光栅的传感模型,并进行标定实验来测定FBG的温度灵敏度,可以提出封装(或埋入基体)后的温度灵敏度计算方法,从而在实际应用中减少温度变化的影响7。
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信号处理技术:采用先进的信号处理技术,如小波变换、神经网络等,可以从FBG传感器的输出信号中分离出应变和温度的影响,从而提高应变监测的准确性。
通过上述方法,可以在使用光纤布拉格光栅传感器进行工程应变监测时,有效地排除温度变化的影响,提高监测的准确性和可靠性。
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