基于紫外刻写相移光栅的温度应力同时测量传感器
2021-04-11
应用光学 2021年1期
(中国飞行试验研究院测试所,陕西 西安 710089)
引言
光纤光栅具有体积小、质量轻、成本较低等特点,常用于测量环境温度及应力变化[1-2]。目前,光纤光栅传感在航空航天、化工石油、民用工程等领域已经有了广泛的应用[3-7]。例如,在航空航天方面,将光纤光栅传感器形成温度传感网络,监测飞行器在飞行过程中机身各部位的温度状况[8],既可以实现实时检测,又减轻了加装传统传感器给机体带来的重量负担;在化工石油方面,光纤光栅适用于井下传感,可以测量钻井过程中绞盘头的幅度变化,也可以用来测试索链棒的强度疲劳状态[9];而民用工程中经常利用光纤光栅传感器进行结构监测,通过将光纤光栅传感器贴附于现存结构表面或埋入结构内部的方法,可以对建筑物的结构进行实时测量,监视结构缺陷的形成及生长[10]。
然而,传统的光纤光栅传感器具有对温度应力交叉敏感的问题,因此无法将温度与应力的改变加以区分,这使得多参数同时测量变得困难。因此,若使用传统光纤光栅传感器测量温度变化,则必须控制光栅所受应力不变,测量应力时亦然。为了克服这一问题,人们提出了多种解决方案。例如,将一个额外的、对应力不敏感的布拉格(FBG)光栅作为温度传感器来测量应力传感器附近的温度变化[11],从而实现应力测量中的温度补偿,但是这种方法存在一定的误差,并且需要在测量点放置多根光栅,具有一定的繁琐性;Cavaleiro PM 等于……
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