光纤珐珀应变计应力温度影响实验分析
发布时间：2021-06-02 19:15
对157 nm激光微加工技术制作的全光纤珐珀应变计进行了实验分析。介绍了光纤FP应变计的制作过程与工作原理,并开展了应变计的加载和温度测试试验。实验表明该光纤FP应变计粘贴于悬臂梁后,线性度和重复性较好,在温升过程中,由于悬臂梁的热膨胀造成了光纤应变计的热输出。通过采用对称贴片耦合求解方法进行热输出补偿,光纤应变计的热输出减小为补偿前的2.1%,为变温环境下的高精度测量提供了解决方案。
【文章来源】：仪表技术与传感器. 2019,(07)北大核心CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
光纤应变计的热输出示意图表1光纤FP应变计应变和温度灵敏度数据表
?应变计安装后应变灵敏度/(rad·με－1)安装后温度灵敏度/(rad·℃－1)仅考虑梁与光纤热膨胀的温度灵敏度/(rad·℃－1)11．66×10－39．23×10－31．7×10－221．62×10－31．066×10－21．66×10－2仅考虑梁与光纤热膨胀的应变计温度灵敏度大于测量值，说明温度对应变计输出的影响不仅包括应变计和基底材料的热膨胀，还可能与其他因素有关，如陶瓷胶粘贴情况等。尽管影响应变计热输出的因素多，但悬臂梁上对称位置的应变计温度输出相关性较好，如图7所示。因此，可采用对称耦合求解的补偿方法对应变计温度输出进行修正，以消除或减小光纤FP应变计的热输出。为了验证对称耦合求解方法的可行性，进行了第二次温升实验，温升约60℃，补偿前后应变计2温度输出曲线如图8所示。由图8可知，对称耦合求解效果明显，补偿后应变计60℃温度变化的热输出是补偿前热输出的2．1%;补偿后应变计热输出仅为应变计满量程(200με)的4．1%。图7应变计热输出相关曲线图8补偿前后应变计2温度输出曲线3结论本文对157nm激光加工的光纤FP应变计进行了实验研究，将光纤FP应变计安装于悬臂梁，测试其加卸载特性和温度特性，实验结果表明光纤FP应变计的输出与载荷(应变)线性度好，应变灵敏度高;安装在悬臂梁上的光纤应变计受温度影响明显，在变温环境中进行应变测量时必须对热输出进行补偿。光纤应变计安装在悬臂梁后温度灵敏度明显变大，其原因复杂，不仅与天平梁的热膨胀有关，也与陶瓷胶安装相关。在下一步工作中，将会对应变计的安装方式进行实验分析，同时将光纤应变计应用于六分量天平
?0－21．66×10－2仅考虑梁与光纤热膨胀的应变计温度灵敏度大于测量值，说明温度对应变计输出的影响不仅包括应变计和基底材料的热膨胀，还可能与其他因素有关，如陶瓷胶粘贴情况等。尽管影响应变计热输出的因素多，但悬臂梁上对称位置的应变计温度输出相关性较好，如图7所示。因此，可采用对称耦合求解的补偿方法对应变计温度输出进行修正，以消除或减小光纤FP应变计的热输出。为了验证对称耦合求解方法的可行性，进行了第二次温升实验，温升约60℃，补偿前后应变计2温度输出曲线如图8所示。由图8可知，对称耦合求解效果明显，补偿后应变计60℃温度变化的热输出是补偿前热输出的2．1%;补偿后应变计热输出仅为应变计满量程(200με)的4．1%。图7应变计热输出相关曲线图8补偿前后应变计2温度输出曲线3结论本文对157nm激光加工的光纤FP应变计进行了实验研究，将光纤FP应变计安装于悬臂梁，测试其加卸载特性和温度特性，实验结果表明光纤FP应变计的输出与载荷(应变)线性度好，应变灵敏度高;安装在悬臂梁上的光纤应变计受温度影响明显，在变温环境中进行应变测量时必须对热输出进行补偿。光纤应变计安装在悬臂梁后温度灵敏度明显变大，其原因复杂，不仅与天平梁的热膨胀有关，也与陶瓷胶安装相关。在下一步工作中，将会对应变计的安装方式进行实验分析，同时将光纤应变计应用于六分量天平并进行风洞试验，验证其测试精度。(下转第33页)
【参考文献】：
期刊论文
[1]高超声速风洞气动力试验技术进展[J]. 唐志共,许晓斌,杨彦广,李绪国,戴金雯,吕治国,贺伟. 航空学报. 2015(01)
[2]国外等离子体流动控制风洞试验技术研究[J]. 战培国,胥家常. 实验流体力学. 2009(02)
[3]光纤法布应变传感器在桥梁状态监测中的应用[J]. 杨建春,陈伟民,徐谋,李祖伟,辜建国. 传感器与微系统. 2006(07)
[4]光纤传感器现状[J]. 何慧灵,赵春梅,陈丹,赵晓峰,阮昊. 激光与光电子学进展. 2004(03)
博士论文
[1]深紫外激光制作的微光纤传感器及系统研究[D]. 冉曾令.电子科技大学 2009
硕士论文
[1]光纤Fabry-Perot应变计在风洞天平上的应用研究[D]. 闵夫.中国空气动力研究与发展中心 2015
本文编号：3210596
【文章来源】：仪表技术与传感器. 2019,(07)北大核心CSCD
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
光纤应变计的热输出示意图表1光纤FP应变计应变和温度灵敏度数据表
?应变计安装后应变灵敏度/(rad·με－1)安装后温度灵敏度/(rad·℃－1)仅考虑梁与光纤热膨胀的温度灵敏度/(rad·℃－1)11．66×10－39．23×10－31．7×10－221．62×10－31．066×10－21．66×10－2仅考虑梁与光纤热膨胀的应变计温度灵敏度大于测量值，说明温度对应变计输出的影响不仅包括应变计和基底材料的热膨胀，还可能与其他因素有关，如陶瓷胶粘贴情况等。尽管影响应变计热输出的因素多，但悬臂梁上对称位置的应变计温度输出相关性较好，如图7所示。因此，可采用对称耦合求解的补偿方法对应变计温度输出进行修正，以消除或减小光纤FP应变计的热输出。为了验证对称耦合求解方法的可行性，进行了第二次温升实验，温升约60℃，补偿前后应变计2温度输出曲线如图8所示。由图8可知，对称耦合求解效果明显，补偿后应变计60℃温度变化的热输出是补偿前热输出的2．1%;补偿后应变计热输出仅为应变计满量程(200με)的4．1%。图7应变计热输出相关曲线图8补偿前后应变计2温度输出曲线3结论本文对157nm激光加工的光纤FP应变计进行了实验研究，将光纤FP应变计安装于悬臂梁，测试其加卸载特性和温度特性，实验结果表明光纤FP应变计的输出与载荷(应变)线性度好，应变灵敏度高;安装在悬臂梁上的光纤应变计受温度影响明显，在变温环境中进行应变测量时必须对热输出进行补偿。光纤应变计安装在悬臂梁后温度灵敏度明显变大，其原因复杂，不仅与天平梁的热膨胀有关，也与陶瓷胶安装相关。在下一步工作中，将会对应变计的安装方式进行实验分析，同时将光纤应变计应用于六分量天平
?0－21．66×10－2仅考虑梁与光纤热膨胀的应变计温度灵敏度大于测量值，说明温度对应变计输出的影响不仅包括应变计和基底材料的热膨胀，还可能与其他因素有关，如陶瓷胶粘贴情况等。尽管影响应变计热输出的因素多，但悬臂梁上对称位置的应变计温度输出相关性较好，如图7所示。因此，可采用对称耦合求解的补偿方法对应变计温度输出进行修正，以消除或减小光纤FP应变计的热输出。为了验证对称耦合求解方法的可行性，进行了第二次温升实验，温升约60℃，补偿前后应变计2温度输出曲线如图8所示。由图8可知，对称耦合求解效果明显，补偿后应变计60℃温度变化的热输出是补偿前热输出的2．1%;补偿后应变计热输出仅为应变计满量程(200με)的4．1%。图7应变计热输出相关曲线图8补偿前后应变计2温度输出曲线3结论本文对157nm激光加工的光纤FP应变计进行了实验研究，将光纤FP应变计安装于悬臂梁，测试其加卸载特性和温度特性，实验结果表明光纤FP应变计的输出与载荷(应变)线性度好，应变灵敏度高;安装在悬臂梁上的光纤应变计受温度影响明显，在变温环境中进行应变测量时必须对热输出进行补偿。光纤应变计安装在悬臂梁后温度灵敏度明显变大，其原因复杂，不仅与天平梁的热膨胀有关，也与陶瓷胶安装相关。在下一步工作中，将会对应变计的安装方式进行实验分析，同时将光纤应变计应用于六分量天平并进行风洞试验，验证其测试精度。(下转第33页)
【参考文献】：
期刊论文
[1]高超声速风洞气动力试验技术进展[J]. 唐志共,许晓斌,杨彦广,李绪国,戴金雯,吕治国,贺伟. 航空学报. 2015(01)
[2]国外等离子体流动控制风洞试验技术研究[J]. 战培国,胥家常. 实验流体力学. 2009(02)
[3]光纤法布应变传感器在桥梁状态监测中的应用[J]. 杨建春,陈伟民,徐谋,李祖伟,辜建国. 传感器与微系统. 2006(07)
[4]光纤传感器现状[J]. 何慧灵,赵春梅,陈丹,赵晓峰,阮昊. 激光与光电子学进展. 2004(03)
博士论文
[1]深紫外激光制作的微光纤传感器及系统研究[D]. 冉曾令.电子科技大学 2009
硕士论文
[1]光纤Fabry-Perot应变计在风洞天平上的应用研究[D]. 闵夫.中国空气动力研究与发展中心 2015
本文编号：3210596
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