基于聚合物光纖的超大應(yīng)變測(cè)量技術(shù)研究.pdf

1、超大應(yīng)變的測(cè)量在飛機(jī)機(jī)翼的拉伸、鋼管爆破、土工織物、新型高分子材料、結(jié)構(gòu)材料采用極限設(shè)計(jì)等的研究中,具有重要的意義。光纖應(yīng)變傳感器已經(jīng)成為世界上應(yīng)用廣泛的傳感器之一,具有許多電傳感器不可比擬的優(yōu)點(diǎn),如不受電磁場(chǎng)以及其他外界環(huán)境變化的影響、靈敏度高、體積小、絕緣性好、可實(shí)現(xiàn)分布測(cè)量等,已經(jīng)廣泛應(yīng)用于建筑、石油、化工等領(lǐng)域。聚合物光纖具有優(yōu)異的耐輻照性能,模量低、較柔軟、直徑較大、數(shù)值孔徑大,易連接耦合,重量輕、成本低等優(yōu)點(diǎn)。
　　

2、 將聚合物光纖應(yīng)用于超大應(yīng)變測(cè)量領(lǐng)域中,利用聚合物光纖獨(dú)特的物理性能,通過理論分析和實(shí)驗(yàn)研究,研制出了一種新型的基于聚合物光纖的超大應(yīng)變傳感器。完成的主要內(nèi)容如下:
　　 (1)完成基于強(qiáng)度調(diào)制的聚合物光纖超大應(yīng)變傳感器的理論分析。分析了引起聚合物光纖傳輸光損耗的各種因素,對(duì)聚合物光纖的彎曲損耗做了較詳細(xì)的分析,建立了關(guān)系式,經(jīng)微分,建立了理想傳感器結(jié)構(gòu)的應(yīng)變一光纖彎曲損耗的數(shù)學(xué)模型；分析了傳感器靈敏度與光纖直徑、數(shù)值孔徑等因素

3、的關(guān)系；對(duì)實(shí)際的傳感器結(jié)構(gòu)和影響傳感器靈敏度、線性度等性能的決定性因素做了分析。
　　 (2)搭建了超大應(yīng)變傳感測(cè)量系統(tǒng)。對(duì)搭建的強(qiáng)度調(diào)制型測(cè)量系統(tǒng)的噪聲做了分析,設(shè)計(jì)了光源驅(qū)動(dòng)電源、耦合光路、光電轉(zhuǎn)換電路和A／D采集卡等功能模塊,系統(tǒng)作了降噪處理,滿足測(cè)試要求。
　　 (3)進(jìn)行了聚合物光纖超大應(yīng)變傳感器的實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)主要分為兩部分,一是對(duì)不同的光源,不同的傳感器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。通過對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果做分析對(duì)比,探尋出了

4、一種新型的超大應(yīng)變傳感器,其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,線性好,靈敏度較高,能夠?qū)崿F(xiàn)超大應(yīng)變測(cè)量；二是對(duì)傳感器的性能進(jìn)行了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)分析,對(duì)傳感器的穩(wěn)定性,重復(fù)性,遲滯等性能指標(biāo)做了認(rèn)真的實(shí)驗(yàn)研究。
　　 (4)多點(diǎn)分布式大應(yīng)變測(cè)量的探索研究。應(yīng)變的分布式測(cè)量具有重要的意義,通過對(duì)具有代表意義的兩點(diǎn)的空分復(fù)用技術(shù)的研究,探索了所研究的傳感器應(yīng)用于超大應(yīng)變的分布式測(cè)量的可行性。
　　 通過研究,成功探索出一種新型的基于聚合物光纖的超大應(yīng)變傳