溫度與應變同時作用下光纖Bragg光柵傳感器的研究與應用.pdf

1、光纖Bragg光柵(FBG)作為波長調(diào)制型傳感器因為其具有的特定物理性質(zhì)，可對溫度、應變、速度、加速度、傾角、電磁場、超聲波、濃度等物理量的測量。自批量化低成本生產(chǎn)后，F(xiàn)BG已經(jīng)應用于各行各業(yè)領域的監(jiān)測中。研究溫度和應變同時作用下FBG的傳感特性，對FBG傳感器區(qū)分溫度和應變同時測量，以及把握溫度和應變交叉敏感因素對FBG傳感器精度提高具有重要的意義。
　　本文針對溫度與應變同時作用下FBG傳感器區(qū)分溫度和應變同時測量，以及受到溫

2、度和應變交叉敏感影響的問題，做出具體的主要工作為:
　　1)系統(tǒng)分析了FBG溫度和應變傳感特性，針對FBG溫度和應變靈敏度系數(shù)是溫度和應變的函數(shù)進行討論。采用二元泰勒級數(shù)展開方法和固體熱膨脹原理分析了FBG溫度和應變傳感特性與溫度和應變同時作用下的交叉敏感原因。在此基礎上，提出FBG溫度靈敏度修正因子的方法，以提高FBG傳感器中的FBG靜力水準儀的精度。
　　2)實驗驗證懸掛重物的FBG和表貼于懸臂梁上的FBG存在溫度和應變

3、交叉敏感，從量化的角度得出FBG溫度和應變交叉敏感的程度，在此基礎上，實驗驗證FBG溫度靈敏度修正因子的方法對FBG靜力水準儀修正的有效性。
　　3)以FBG傳感技術首次在武漢越江隧道聯(lián)絡通道凍結(jié)法施工凍土溫度和應變監(jiān)測為背景，闡述了采用2根FBG對溫度與應變同時作用下凍結(jié)法施工中的凍土溫度和應變的區(qū)分同時監(jiān)測。
　　4)以FBG靜力水準儀在某高速鐵路路基沉降監(jiān)測為背景，發(fā)現(xiàn)FBG靜力水準儀在實際應用過程中雖然已經(jīng)進行溫度補