探究光纤布拉格光栅应变传感器温度灵敏度系数计算

《探究光纤布拉格光栅应变传感器温度灵敏度系数计算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、沈阳建筑大学硕士学位论文光纤布拉格光栅应变传感器温度灵敏度系数计算姓名：赵健申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：孙丽2010-01摘要目前我国土木工程事故频繁发生，如结构质量问题和地震等自然原因引起的桥梁的突然折断、房屋骤然倒塌等，造成了重大的人员伤亡和财产损失。于是工程结构的健康监测与诊断越来越受到社会各界的广泛重视，对灾害的提前预警和在灾害发生后评估结构的损伤程度及其剩余寿命已经成为当前各国学者们研究的热点。无论是结构的健康监测还是智能结构控制，对结构当前状态的实时测量都是其中必不可少的关键一环，光纤传感器由于其突出的优点而成为智能系统的首选传感器。但是光纤传感器由

2、于其本身的传感原理，使得它同时对应变和温度敏感。所以在很多时候需要单独测量应变或是温度变化时就需要区分测量和温度补偿，获得传感器的温度灵敏度则是精确测量的基础。本文从光纤布拉格光栅传感器的原理开始，进行了一系列研究:首先分析了光纤布拉格光栅传感理论和温度影响特性，给出了光纤布拉格光栅的传感模型；之后通过标定实验测定了FBG埋入GFRP筋后的温度灵敏度；提出了光纤布拉格光栅传感器封装（或埋入基体）后的温度灵敏度计算方法，并分别就不同封装的光纤布拉格光栅温度灵敏度系数进行了计算；最后通过理论推导和力学分析给出了表观温度灵敏度计算方法，作为近似的温度灵敏度计算方法指导工程实际应用。

3、标定实验使用水浴法，并分别通过升高水温和降低水温两次对FBG-GFRP智能筋进行标定，得到了温度灵敏度系数；应力分析法使用有限元软件建立试件模型，再利用得到的仿真数据算得温度灵敏度系数；在表观温度灵敏度系数法中，我们对智能GFRP筋力学模型进行简化，推导出了智能GFRP筋温度灵敏度近似计算公式。表观温度灵敏度系数法计算过程简单，需要参量少，相比标定结果和应力分析结果误差在2%以内，使此方法能够在工程实际中应用。关键字：光线布拉格光栅（FBG）；水浴标定；温度灵敏度；有限元；温度应力；GFRP智能筋；钢管封装；表观温度灵敏度AbstractAtpresentinourcount

4、ry，civilengineeringaccidentoccurfrequently,suchasthebridgecollapsedandhousesuddenlysnap,causesbystructuralqualityproblem,andearthquake,etcnatural.Ithascausedseriouscasualtiesandpropertylosses.Thenstructurehealthmonitoringanddiagnosismoreandmoreattentionbyallcirclesofthesociety,theearlywarni

5、ngofdisasterorassessmentoftheextentofstructuraldamageandtheremaininglifeafterdisasterhasbecomethescholars’researchhotspot.Whetherinstructuralhealthmonitoringorsmartstructurecontrol,thereal-timemeasurementsofcurrentstateofthestructureareessentialtoakeyring,andfiberopticsensorshasbecomeintell

6、igentsystemofchoiceforsensorsbecauseofitsoutstandingmerits.However,itsownsensingprinciplemakesitstrainandtemperature-sensitiveatthesametime.Therefore,inmanycasestheyneedtodistinguishbetweenmeasurementandtemperaturecompensationwhentheseparatemeasurementofstrainortemperaturechangeisrequired,s

7、otheaccesstothesensortemperaturesensitivityisthebasisforaccuratemeasurement.Inthispaper,theprincipleoffiberBragggratingsensorsbeganaseriesofstudies:firstlythesensormodelisgivenfromanalysisoffiberBragggratingsensortheoreticalandtemperaturecharacteristics;