低温敏的双管式光纤Bragg光栅应变传感器的研究.pdf

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1、第25卷第l0期传感技术学报Vo1．25No．102012年l0月CHINESEJOURNALOFSENSORSANDACTUATORS0ct．2012ResearchofDoubleMetalTubeTypeFiberBraggGratingStrainSensorwithLowTemperatureSensitivityXUEJunhua，LIChuan，CHENFuyun，XlAoYuanqiangSIXingdeng，XloNGXin，ZHoUYaping(FacultyofInformationEngineeringandAutomation，KunmingUniversity0

2、，ScienceandTechnology，Kunming650500．China)Abstract：Mechanicalcomponentscangeneratestrainduetotheload．Thestrengthandactualloadingconditionsofcomponentscanbedeterminedaccordingtothedistributionofstrain．AkindoffiberBragggratingstrainsensorwithdoublemetaltubesisdeveloped，ofwhichthetemperaturesensitivi

3、tycanbelowered．Bythedifferenceofthermalexpansioncoeficientbetweentheinnertubeandoutertube，thedeformationoffiberBragggratingduetothermalexpansionandthermo-opticeffecteffectcanbeofsetedtoachievetemperaturecompensationintheprocessofstrainmeasurement．Theinnertubeandoutertubeareconnectedwiththewhorlstr

4、ucture，andthewhorllengthofinnertubecanbechangedtoadjustthemeasurementrangeandtemperaturecompensationeffectofthesensor．Theexperimentindicatesthatthetemperaturesensitivitycoeficientofthesensoris2．62pro／％，whichis25％ofthebaregrating’S．Thestrainsensitivitycoeficientis1．215pm／~s，thenonlinearerroris0．8％F

5、S，thehysteresisis3．6％FS．therepeatabilityerroris2．86％FS．Keywords：strainsensor；lowtemperaturesensitivity；temperaturecompensation；doublemetaltubes；FBG(fiberBragggrating)EEACC：7230E；7320Zdoi：10．3969／j．issn．1004-1699．2012．010．012低温敏的双管式光纤Bragg光栅应变传感器的研究米薛俊华，李川，陈富云，肖元强，司兴登，熊新，周亚平(昆明理丁大学信息工程与自动化学院，昆明6505

6、00)摘要：机械构件由于荷载会产生应变，根据应变分布情况可以确定构件的强度信息以及所受荷载状况。研制了一种降低温度敏感性的双金属管光纤Bragg光栅应变传感器。利用内、外管材料热膨胀系数的差值，抵消光纤Bragg光栅由于热膨胀和热光效应引起的波长偏移，实现在应变测量过程中的温度补偿。内、外管之间采用螺纹结构连接，通过调整内管旋人外管的螺纹长度来调节传感器的测量范围和温度补偿效果。实验表明，该传感器的温度灵敏系数为2．62pm／％，是裸光栅温度灵敏度的25％；应变灵敏系数为1．215pm／txe，非线性误差为0．8％FS，滞后误差为3．6％FS，重复性误差为2．86％FS。关键词：应变传感器

7、；低温敏；温度补偿；双金属管；光纤Bragg光栅中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1004-1699(2012)10-1387-05应变是反应材料和结构力学特征的重要参数之Bragg光栅应变传感器时，需要进行温度补偿。一，根据应变分布情况可以确定构件的强度信息以及目前对FBG应变传感器进行温度补偿的方法主要是实际荷载状况。因此，应变的测量在机械设备，工程参考光纤Bragg光栅(FBG)法¨，利用两个参数几乎结