高靈敏度光纖布拉格光柵應變傳感器研究.pdf

1、光纖傳感技術是一門近十幾年新興的、多學科交叉的高科技應用技術。以傳感技術為核心的結構健康監(jiān)測逐漸成為結構工程學科的一個重要研究方向。在各種光纖傳感器中，光纖光柵傳感器由于適用于惡劣環(huán)境下的長期監(jiān)測，成為最具發(fā)展前景的電傳感器的替代品。
　　本論文針對目前大型工程結構健康監(jiān)測工作的必要性，研究了一種適用于石油鉆井平臺的高靈敏度光纖布拉格光柵應變傳感器結構，提出了一種適用于不同工程的傳感器結構分析方法。為后續(xù)研究人員在該領域的探索提供

2、了一定的參考。本文主要內容有：
　?。?）提出了一種具有高靈敏度的 FBG應變傳感器結構，介紹了其增敏原理和封裝工藝。用ANSYS有限元分析軟件對傳統(tǒng)“工”字型FBG應變片結構以及改進后的應變片結構分別進行了建模和靜力仿真，得到其應力分布和光柵區(qū)域的應變情況并進行對比，在整體寬度與厚度相等的情況下，此結構對應力的傳遞效果遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)“工”字型結構。
　?。?）提出一種結構分析方法，通過詳細的數(shù)值分析，研究應變傳感器結構6個關

3、鍵參數(shù)對靈敏度的影響，為工程不同應用場合的結構選型提供依據(jù)。
　　（3）加工了不同尺寸參數(shù)的應變片，采用不同的工藝對 FBG進行封裝后，對傳感器的靈敏度進行測試，結果顯示這種高靈敏度結構可將光柵的應變靈敏度放大到4倍左右，并用得到的數(shù)據(jù)與仿真結果進行對比、分析誤差原因，驗證了仿真方法和仿真結果的可靠性與準確性。介紹了高靈敏度光纖布拉格光柵應變傳感器在工程中的應用情況。
　?。?）在高靈敏度結構基礎上研究了適用于海洋環(huán)境的耐腐