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裸光纤光栅表贴结构应变传递分析与实验研究
  • ISSN号:0254-3087
  • 期刊名称:《仪器仪表学报》
  • 时间:0
  • 分类:TH823[机械工程—仪器科学与技术;机械工程—精密仪器及机械]
  • 作者机构:[1]合肥工业大学仪器科学与光电工程学院,合肥230009, [2]北京信息科技大学北京市光电信息与仪器工程研究中心北京市光电测试技术重点实验室,北京100192
  • 相关基金:教育部“长江学者和创新团队”发展计划(IRT1212)、北京市重大科技成果转化项目(PXM2013_014224_000077)资助
中文摘要:

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。

英文摘要:

Fiber Bragg grating sensor packaging is very important in the strain measurement.Surface-bonded sensor can simplify strain transfer links and improve strain transfer efficiency and stability.The accuracy of fiber Bragg grating strain sensor depends on the transfer characteristics between fiber,adhesive layer and substrate.Taking surface-bonded bare fiber Bragg grating as exam-ples,the strain transfer model is built to study the strain transfer between the substrate and the bonded bare FBG,and derivation formula is adopted to represent the relationship between the actual strain of substrate and the measured strain by FBG.Based on the model,the influence of elasticity modulus,thickness,length,width of the adhesive on strain sensing performance is analyzed in simulation.The study has reference value on Surface-bonded FBG application.353ND was selected as the bonding materials.Bare FBG was bonged directly onto a beam of constant strength,which was recoated by polyimide.The experiment results show that, good linearity between FBG central wavelength and the strain,and the strain sensitivity is 1 .1 3 pm/με,which is 1 .5 times of sub-strate packaging FBG.The strain transform coefficient reaches 94.2%.It is in good accordance with the theoretical analysis, which proves the correctness and feasibility of the model and bonding technical approach.

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期刊信息
  • 《仪器仪表学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:中国仪器仪表学会
  • 主编:张钟华
  • 地址:北京东城区北河沿大街79号
  • 邮编:100009
  • 邮箱:yqyb@vip.163.com
  • 电话:010-84050563
  • 国际标准刊号:ISSN:0254-3087
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2179/TH
  • 邮发代号:2-369
  • 获奖情况:
  • 1983年评为机械部科技进步三等奖,1997年评为中国科协优秀科技期刊三等奖
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
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