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

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1、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　　摘要：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

2、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。　　关键词：　　光纤布拉格光栅（FBG）；应变与温度；交叉敏感；参考光纤光栅法　　中图分类号：TP206文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.10055630.2017.01.005　　SensitivitytotemperatureandstrainofbridgestructureofFBGsensor　　LIUFengchao1，FENGJinliang1，2，WANGYang1，HA

3、NJiuhui1，CHENKe1，WUZhen1　　（1.SchoolofOptoelectronicEngineering，ChangchunUniversityofScienceandTechnology，Changchun130022，China；　　2.ChangchunInstituteofOptics，FineMechanicsandPhysics，ChineseAcademyofSciences，Changchun130033，China）　　Abstract：　　Monitoringoftemperat

4、ureandstrainforbridgestructutureopticalfiberBragggrating（FBG）sensorwasresearched.ThemethodofreferencefiberBragggratingwasused.AnadditionaltemperaturemeasurementfiberBragggratingwasaddednearastrainsensingfiberBragggrating.Asaresult，itwasnotaffectedbystress.Thestr

5、aingratingistorealizetemperaturecompensationfunction.TheFBGsensorbasedonthemethodofreferencefiberBragggratingandthemechanicalstructureoftheencapsulatedFBGsensorwasdesigned.TheperformanceofFBGsensorsisverifiedinthetest.Testdatashowthattheopticalfibergratingtemper

6、aturesensorishardlyaffectedbystrain.Gratingstrainsensorisaffectedbytemperatureatthecenterofthewavelengthwithafirstorderlinearvariation.Theaccuratemeasurementresultswereachieved.Twoparametersaremeasuredatthesametime.ThelinearrelationshipofstrainwiththeBraggwavele

7、ngthisverygood.Thecorrelationcoefficientisabove0.99.ThereferencefiberBragggratingmethodcansolvetheproblemofFBGsensorwhichissensitivetotemperatureandstraincross.　　Keywords：　　fiberBragggrating（FBG）；temperatureandstrain；crosssensitivity；methodofreferencefiberBraggg

8、rating　　引言　　光纤布拉格光栅（FBG）传感器因其独特的性质在桥梁结构健康监测中得到广泛的应用。当应用FBG传感器单独测量桥梁结构温度和应变变化时，光栅的波长漂移和温度与应变变化成线性关系[1]。然而在实际应用中，温度和应力往往同时存在，传感器对温度和应力都是敏感的。当FBG传感器用于测量时，由于温度和应?均能引起光栅谐振