封装型光纤光栅应变传感器温度特性及温度补偿技术研究

摘要

光纤光栅作为一种新兴的传感器件，具有体积小、精度高、抗电磁干扰、耐腐蚀、结构形式灵活、测量对象广泛、可分布或者准分布式测量、寿命高等传统传感器无法比拟的优点，正逐渐在建筑、桥梁、水利、航空等领域取代传统传感器成为主流。由于光纤光栅对应变和温度均敏感，故将其作为应变传感器时，排除温度带来的测量结果偏差—即温度补偿，具有十分重要的意义。由于在精度、可靠性、测量便捷性等方面的优点,光纤光栅传感器在近年来的结构应变测试领域获得了极大地发展.光纤光栅传感器对与应变和温度均发生敏感,故为获得准确的应变数据,温度补偿技术即成为关键.本文在阐明光纤光栅测量原理与温度特性的基础上,针对封装型光纤光栅的总温度特性系数进行了探究,可实现直接算法计算.具体手段采用恒温环境和等强度梁平台进行逐级加温,获得一定载荷下温度与传感器应变输出间的对应关系,通过大量试验数据拟合得出总温度特性系数.经过验证试验,采用该经验系数算法的温度补偿率最高为3.55％,优于参考光纤光栅方法,较好的实现了光纤光栅应变测量的温度补偿.