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裸光纤光栅表贴结构应变传递分析与实验研究

李红  祝连庆  刘锋  张荫民  黄强先  
【摘要】:光纤光栅的封装结构在应变测量中至关重要,表贴式结构简化了应变传递环节,能够提高应变传递效率和稳定性。光纤光栅应变传感的准确性取决于光纤-粘接层-基体之间的界面传递特性。本文以表贴式裸光纤光栅作为研究对象,建立传感器应变传递模型,并推导了基底实际应变与表贴的裸光纤光栅所测应变之间的关系,仿真分析了粘接层弹性模量、厚度、长度、宽度等粘接参数对平均应变传递率的影响,得到裸光纤光栅表贴结构粘接层的优化参数,为表贴式光纤光栅传感应用提供参考依据。选用高温固化环氧胶353 ND,将涂覆层为聚酰亚胺的裸光纤光栅粘贴于等强度梁上,进行应变传递效果评价实验,结果表明,表贴式裸光纤光栅随铝材基底的应变呈现良好的线性关系,应变灵敏度为1.13 pm/με,是基片式封装应变灵敏度的1.5倍,应变传递率达到94.2%,与理论分析结果较为接近,证明了表贴结构模型与粘接手段的正确性和可行性。

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