光纤光栅应变传感器二维应变测量方法
使用光纤传感器进行应变测量的技巧
使用光纤传感器进行应变测量的技巧随着科技的不断发展，我们对材料和结构的性能和可靠性的要求也越来越高。
在工程领域中，应变测量是一项至关重要的任务，它帮助我们了解和评估材料和结构在不同应力下的变形情况。
在过去，传统的电阻片和应变片是常用的测量方法，然而，随着技术的进步，光纤传感器逐渐成为了一种更为精确和可靠的应变测量工具。
本文将介绍使用光纤传感器进行应变测量的技巧和注意事项。
一、光纤传感器的基本原理光纤传感器是一种能够利用光学原理测量物理量的传感器。
它利用光线在光纤中的传输特性，通过测量光信号的强度、相位或频率的变化，来获取被测物理量的信息。
在应变测量中，光纤传感器利用光纤的变形对光信号的传输特性造成的影响，实现对应变的测量。
二、选择合适的光纤传感器在使用光纤传感器进行应变测量时，选择合适的光纤传感器非常重要。
首先要考虑的是传感器的工作原理是否适用于测量场景，例如，光纤光栅传感器适用于静态场景，而布拉格光栅传感器适用于动态场景。
其次，要根据实际需求选择合适的传感器的应变范围和灵敏度，以及传感器的稳定性和可靠性。
三、正确安装光纤传感器正确安装光纤传感器对于获取准确的测量结果至关重要。
确保光纤传感器的稳固安装在被测结构上，并注意避免光纤的弯曲和拉伸。
此外，应注意保护光纤传感器的连接端口，避免受到外界干扰。
四、校准光纤传感器在进行应变测量之前，必须对光纤传感器进行校准。
校准的目的是建立光纤传感器的输出与应变之间的准确关系。
校准过程中要注意使用标准校准样品，避免温度和湿度的影响，并使用高精度的测量设备进行校准。
五、数据处理和分析得到测量数据后，需要进行数据处理和分析，以获取所需的应变信息。
首先，要进行信号放大和滤波，以提高测量信号的信噪比。
然后，根据光纤传感器的特性和实际应变情况，将测量信号转化为应变量。
最后，对测量数据进行统计分析和可视化处理，以便于对结构的性能进行评估和优化。
六、注意事项在使用光纤传感器进行应变测量时，还需要注意以下事项：首先，避免高温和化学物质对光纤传感器的影响；其次，定期检查和维护光纤传感器，确保其工作正常；最后，合理使用光纤传感器的测量范围，避免超出其能力范围。
光纤光栅传感器应变和温度交叉敏感问题
光纤光栅传感器应变和温度交叉敏感问题
1.2 光纤布拉格光栅原理 光纤布拉格光栅通常满足布拉格条件
式中，λB为Bragg波长，n为有效折射率，A为光栅周 期。 当作用于 光纤光栅的被测物理量(如温度、应力等)发 生变化时，会引起n和A的相应改变，从而导致λB的漂移; 反过来，通过检测λB的漂移。也可得知被测物理量的信息。 Bragg光纤光栅传感器的研究主要集中在温度和应力的准 分布式测量上。温度和应力的变化所引起的λB漂移可表示 为：
2.2 双参量矩阵法 双参量矩阵法是运用各种方法将温度 和应力对同一光波的影响分别作用于该光 波的不同参量上，然后推导出对应关系， 以实现应力和温度的区分测量。近年来， 有许多方法基于这一思想的交叉敏感问题 解决方案。如混合FBG/长周期光栅法、二 次谐波法、超结构光栅法等。
光纤光栅传感器应变和温度交叉敏感问题
在图1所示的光纤光栅传感器结构中，光源为宽谱光 源且有足够大的功率，以保证光栅反射信号良好的信噪比。 一般选用侧面发光二极管ELED的原因是其耦合进单模光 纤的光功率至少为50～100 µW。而当被测温度或压力加 在光纤光栅上时。由光纤光栅反射回的光信号可通过3 dB 光纤定向耦合器送到波长鉴别器或波长分析器，然后通过 光探测器进行光电转换，最后由计算机进行分析、储存， 并按用户规定的格式在计算机上显示出被测量的大小。 光纤光栅除了具备光纤传感器的全部优点外.还具有 在一根光纤内集成多个传感器复用的特点，并可实现多点 测量功能。
光纤光栅传感器应变和温度交叉敏感问题
2.4 温度(应力)补偿法 其实，目前研究较多的还是温度补偿 法。该方法主要通过某种方法或装置先将 温度扰动引起的波长漂移剔除掉，从而使 应变测量不受温度的影响。近年来，国内 外许多学者提出了关于FBG交叉敏感的问 题，主要考虑实现对温度、应变同时测量 的温度补偿方法。它们分为单FBG法和双 FBG法两大类。
FBG传感器应变标定方法
FBG传感器应变标定方法白生宝;肖迎春;黄博;刘国强【摘要】为了提高光纤光栅应变传感器测量精度,针对光纤光栅传感器工程应用情况,提出了一种光纤布拉格光栅(fiber bragg grating,简称FBG)传感器应变特性标定方法.通过理论分析和实验标定了封装式光纤光栅应变传感器的灵敏度系数,对传感器理论与实验灵敏度系数误差进行了分析.实验结果表明,该方法简单、易行,用于光纤光栅传感器使用前的标定,可以提高基于光栅光栅传感器的测量精度和准确性.同时,该方法为光纤光栅传感器的工程推广应用奠定了基础.【期刊名称】《振动、测试与诊断》【年(卷),期】2016(036)002【总页数】4页(P321-324)【关键词】光纤布拉格光栅;标定;应变;灵敏度【作者】白生宝;肖迎春;黄博;刘国强【作者单位】中国飞机强度研究所全尺寸飞机结构静力/疲劳航空科技重点实验室西安,710065;中国飞机强度研究所全尺寸飞机结构静力/疲劳航空科技重点实验室西安,710065;中国飞机强度研究所全尺寸飞机结构静力/疲劳航空科技重点实验室西安,710065;中国飞机强度研究所全尺寸飞机结构静力/疲劳航空科技重点实验室西安,710065【正文语种】中文【中图分类】TN253;V214.3+2;TP211.6;TH86飞机结构健康监测技术是利用集成在结构中的先进传感器/驱动器网络，在线实时地获取与结构健康状况有关的信息(如应力、应变、温度及损伤等)，结合先进的信息处理方法和力学建模方法，提取结构特征参数，识别结构的状态和故障，从而实现对结构状态的连续监测[1-2]。
连续监测可以使飞机结构实施“视情维护”策略，因而可提高飞机安全性，同时可减少直接运营成本和直接维护成本。
光纤布拉格光栅(fiber Bragg grating ，简称FBG)传感器利用反射波长对温度、应力、应变、压力等物理参数的敏感特性为基础，相对于传统传感器，FBG具有体积小、重量轻、可复用、抗电磁干扰、抗腐蚀、可埋入复合材料结构中等优点，因而FBG传感器被认为是航空航天结构健康监测中最有前途的传感器之一[3]。
光纤光栅动态应变测试实验
实验二 光纤光栅动态应变测试实验一、实验目的当简支梁受外载荷情况下，学会用光纤光栅传感器测量其表面某点的应变，加深对光纤光栅动态应变测试的理解。
在实验过程中采集数据，分析并处理数据，并做时域分析。
二、实验设备WS-ZHT2型振动综合教学实验台光纤光栅解调仪光纤光栅焊接机光纤布拉格光栅（FBG ）三、实验原理在材料力学中，由梁弯曲变形的基本公式得：zy =I M σ （1） 矩形截面，惯性矩3z b h I =12（2） 由胡克定律可知：=E σε （3）注：45号钢弹性模量E=209Gpa应力应变引起光栅布拉格波长漂移可以由下式给予描述：()Δεk ΔεPe 1λεΔλεB B =-= （4）式中，Pe 为光纤的弹光系数，εk 为应变ε引起的波长变化的灵敏度系数。
对于带有中心反射波长B λ， 的典型的石英光纤，轴向应变ε和波长漂移B Δλ有如下关系：B Δλ/B λ=0.78ε （5）说明：1nm=103pm 1pm ≈1με四、实验内容与步骤1 测量出简支梁的长宽高以及所测点在的位置，根据公式（1）、（2）、（3），给出在激励F 作用下所测点对应的应变该变量ε，即F 与ε的关系。
2 在静载荷下采集波长，求得波长的平均值0λ3 在同一频率下分别施加F1、F2、F3，分别采集所对应的波长13λλλ、2、，求出波长变化量13λλλ∆∆∆、2、（0=-λλλ∆），然后分别代入（5）式中计算得应变13εεε、2、 3 每一实验小组分别选三个频率，分别在每个频率下施加F1、F2、F3，通过采样、计算后得到应变13εεε、2、。
4 绘出时域上的应变图，进行频谱分析，观察频谱图中频率大小是否与实验中所给频率大小相同，分析时域图中应变变化与力的变化的关系，从而判断实验与理论是否吻合。
五、实验报告要求1 从理论上推导外载荷F 与应变ε之间的关系2 先在静态下求出波长平均值0λ，通过加外载荷实验得到的波长λ，算出变化量λ∆，再转化成应变ε，用EXCEL 或MATLAB 绘制时域图，并分析图形走势3 频谱分析，试着从频谱上观察振动频率，振动幅值。
光纤应变传感器应变测量精度测试标准
光纤应变传感器应变测量精度测试标准光纤应变传感器是一种利用光纤的光学特性来实现应变测量的高精度传感器。
它能够实现非接触式、远距离和实时监测，具有抗电磁干扰、耐腐蚀和易于安装等优点，因此在结构健康监测、地质灾害预警、航空航天等领域有着广泛的应用前景。
然而，光纤应变传感器的应变测量精度直接影响着其在实际工程中的可靠性和准确性，因此有必要制定相应的测试标准来评估其性能。
在进行光纤应变传感器应变测量精度测试标准制定之前，我们首先需要了解光纤应变传感器的工作原理以及影响其应变测量精度的因素。
光纤应变传感器是基于光纤的光学干涉原理来实现应变测量的，当光纤受到外部应变作用时，其长度和折射率发生变化，导致光的相位发生变化，进而影响干涉信号的参数，从而实现应变测量。
影响光纤应变传感器应变测量精度的因素主要包括光纤的材料和结构、光纤传感器的安装方式、温度和湿度的变化等。
为了评估光纤应变传感器的应变测量精度，有必要制定相应的测试标准。
应当制定光纤应变传感器的基本性能测试标准，包括灵敏度、线性度、分辨率、重复性等参数的测试方法和要求。
还应当考虑光纤应变传感器在不同工作条件下的性能测试标准，包括温度、湿度、振动等环境因素对应变测量精度的影响。
还需制定光纤应变传感器在实际工程中的性能验证测试标准，包括安装方式、外部干扰、长期稳定性等因素的考量。
光纤应变传感器应变测量精度测试标准的制定应该是一个不断探索和完善的过程。
随着光纤应变传感器技术的不断发展和应用领域的不断拓展，对其性能的要求也将不断提高。
测试标准需要与时俱进，不断更新和完善，以确保光纤应变传感器在不同工程应用中能够实现准确、可靠的应变测量。
总结回顾通过对光纤应变传感器应变测量精度测试标准的探讨，我们了解了光纤应变传感器的工作原理，以及影响其应变测量精度的因素。
在制定测试标准时，需要考虑到光纤应变传感器的基本性能、不同工作条件下的性能以及实际工程应用中的性能验证。
制定测试标准是一个不断探索和完善的过程，需要与光纤应变传感器技术的发展和应用需求相结合，不断更新和完善。
光纤光栅应变传感器测量应变误差分析
孙佃亮 等
之间的关系。通过理论分析，得到了横向效应所引起的测量误差，针对复杂平面应变问题，修正了测量 应变的计算公式，分析了安装角度、安装角度偏差等因素对测量精度的影响，得出：测量误差与安装角 度成近似正弦变化，随着主应变比增大，应变测量误差逐渐减小。该理论为光纤光栅在实际中的应用提 供了理论指导。
收稿日期：2019年2月25日；录用日期：2019年3月13日；发布日期：2019年3月21日
摘
*
要
光纤光栅应变传感器测量应变与实际应变并不相同，为了提高测量精度，需要研究测量应变与实际应变
通讯作者。
文章引用: 孙佃亮, 吴入军, 张晓峰, 陈田, 马雪芬. 光纤光栅应变传感器测量应变误差分析[J]. 仪器与设备, 2019, 7(1): 58-65. DOI: 10.12677/iae.2019.71009
(1)
由公式(1)可知：轴向应变与波长相对变化量成正比关系。然而，光纤光栅在实际测量时，不仅受到 如图 1 所示， 在 x 方向存在单向应变 ε x 的应变场中， 对于光纤 F2， 其承受横向作用， 设 ∆λ λ = K Bε x ， 其中 K B 为光栅的横向灵敏系数，对于光纤光栅 F1，存在： ∆λL = λ K L ε x ，其中 KL 为光栅的轴向灵敏系 数。假设 H 为横向灵敏系数与轴向灵敏系数之比，则存在公式(2)：
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1. 引言
光纤光栅应变传感器是随着通信技术的发展而发展起来的， 由于光纤光栅应变传感器同传统的机械、 电子类传感器相比，具有体积小、质量轻、抗电磁干扰等诸多优点，其在航空航天、医疗器械、土木工 程等诸多领域都得到了广泛的应用[1] [2]。 在光纤光栅应变传感器的实际应变测量时，主要利用了光纤光栅的轴向应变的灵敏性，没有考虑 光纤光栅横向效应对光纤光栅反射波长的影响，即认为光纤光栅受到的横向应变对反射波长无影响。 通过资料调研[3] [4，因此，如果 不考虑横向效应的影响，将会对光纤光栅测量结构造成一定的误差[5] [6]。苏晨辉[7]等人对表面粘贴 式光纤光栅传感器的应变传递机理进行了研究，张俊康[8]、梅钰洁[9]研究了光纤光栅传感器在螺旋管 和蒙皮中的测试技术，孙媛凯 [10]等人对光纤光栅传感器进行了实验标定，实验证明具有良好的线性 度和精度。 本文首次综合考虑了光纤光栅应变传感器横向效应、安装角度、安装角度偏差等因素对测量应变的 影响，并得到了安装角度和安装角度偏差对测量应变的关系表达式，对光纤光栅应变传感器的实际应用 具有很好的指导意义。
光纤应变传感器应变测量精度测试标准
光纤应变传感器应变测量精度测试标准光纤应变传感器应变测量精度测试标准1. 前言光纤应变传感技术是一种基于光学原理的传感技术，在民用和工业领域得到了广泛的应用。
光纤应变传感器通过测量光纤在外界作用下的微小应变，可以实现对应变量的精确测量，具有灵敏度高、抗干扰能力强、体积小等优点。
其中，应变测量精度是评价光纤应变传感器性能的重要指标之一，而应变测量精度测试标准则是保证光纤应变传感器质量和可靠性的关键。
2. 应变测量精度测试标准的重要性光纤应变传感器在测量应变时，需要满足一定的测试标准，以确保其测量精度和可靠性。
应变测量精度测试标准的制定和执行，可以有效地规范光纤应变传感器的生产和应用，保证其在不同环境下的稳定性和可靠性。
标准化的测试方法和流程，也有利于不同厂家之间产品性能的比较和评估，对行业发展具有积极的推动作用。
3. 光纤应变传感器应变测量精度测试标准的制定针对光纤应变传感器的应变测量精度测试标准制定，需要考虑到其应用场景的多样性和复杂性，以及不同用户的需求和要求。
通常，制定光纤应变传感器应变测量精度测试标准时，需考虑以下几个方面的内容：测试对象的范围和分类、测试条件的确定、测试方法和流程的规范、测试结果的评定标准等。
在制定标准时还需综合考虑国际上已有的相关标准和规范，以确保制定的标准具有国际化的视野和参照性。
4. 光纤应变传感器应变测量精度测试标准的关键技术和方法在光纤应变传感器应变测量精度测试中，需要运用一系列的关键技术和方法，以确保测试结果的准确性和可靠性。
针对不同类型的光纤应变传感器，测试时需要选择合适的加载装置和测量设备；测试过程中需注意环境温度和湿度的控制，以免对测试结果产生误差；针对大范围、高精度的应变测量，还需要考虑信号放大、滤波和数据处理等技术手段。
5. 对光纤应变传感器应变测量精度测试标准的个人观点和理解在制定和执行光纤应变传感器应变测量精度测试标准时，我认为需要综合考虑传感器的实际应用需求和技术特点，既要注重测试的全面性和准确性，又要避免过分繁杂和复杂。
光纤光栅传感器在测量过程中的应变传递误差分析及修正
于是达到了测量微小变形的目的 。光纤光栅传感器的 优点主要表现为 : 耐久性好 , 适于长期监测 ; 既可以实 现点测量 ,也可以实现准分布式测量 ; 测量动态范围只 受光源谱宽的限制 ,不存在多值函数问题 ; 检出量是波 长信息 ,因此不受接头损失 、 光沿程损失等因素的影 响 ; 对环境干扰不敏感 ,抗电磁干扰 ; 波长编码 ,可以方 便实现绝对测量 ; 单根光纤单端检测 ,可尽量减少光纤 的根数和信号解调器的个数 ; 信号 、 数据可多路传输 , 便于与计算机连接 , 单位长度上信号衰减小 ; 灵敏度 高 ,精度高 ; 光纤光栅尺寸小 ,测量值空间分辨率高 ; 输
Ana lysis and Correction of the Stra in 2Tran sfer Error in the M ea surem en t w ith the F ibre Gra tin g Sen sor
SHAN G J ia 2shang, WANG Yu
(Changcheng Institute of M etrology & M easurement, Beijing 100095, China )
光纤光栅传感器温度和应变交叉敏感问题解决方案
光纤光栅传感器温度和应变交叉敏感问题解决方案光纤光栅传感器是一种基于光纤光栅原理的传感器，可用于测量温度和应变。
然而，光纤光栅传感器的温度和应变测量存在交叉敏感问题，即测量温度时会受到应变的影响，测量应变时会受到温度的影响。
为了解决该问题，可以采取以下方案。
1.使用多个光纤光栅传感器：首先，在测量温度和应变时使用独立的光纤光栅传感器。
这样可以避免不同物理量之间的相互干扰。
温度和应变分别使用不同的光纤光栅传感器进行测量，通过合理的连接和布置，可以实现分离的测量。
2.信号处理和补偿算法：其次，在测量结果的处理方面，可以采用信号处理和补偿算法来消除温度和应变交叉敏感引起的误差。
通过记录并分析光纤光栅传感器的输出信号，可以建立温度和应变之间的关系模型，并通过补偿算法来减少误差。
这样可以在一定程度上提高测量的准确性。
3.光纤光栅材料和结构设计：此外，还可以通过优化光纤光栅的材料和结构设计来减小温度和应变交叉敏感的影响。
选择合适的光纤材料，具有低热膨胀系数和低线性应变敏感性，可以减少温度和应变对光纤的影响。
同时，合理设计光纤光栅的结构，如改变光纤直径、长度、光栅周期等参数，可以提高传感器的灵敏度和稳定性。
4.传感器的预热和稳定时间：在实际使用中，还应给传感器留出足够的预热和稳定时间。
由于温度和应变的变化通常不是瞬时的，给传感器足够的时间响应和稳定可以减小交叉敏感的影响。
通过控制预热和稳定时间，可以提高传感器的准确性和可靠性。
综上所述，光纤光栅传感器温度和应变交叉敏感问题的解决方案包括使用多个光纤光栅传感器、信号处理和补偿算法、优化材料和结构设计以及控制预热和稳定时间。
通过采用这些方案，可以提高测量的准确性和可靠性，从而满足实际应用需求。
光纤光栅应变传感器实验讲义
实验 光纤布拉格光栅（FBG ）应变实验研究【实验目的】1) 了解光纤光栅传感器基本原理及FBG 应变测量的基本公式。
2) 了解飞机驾驶杆弹性元件的力学特性。
3) 学习光纤光栅应变测量的基本步骤和方法。
【实验原理】1.光纤光栅传感器的基本原理及FBG 应变测量的基本公式光纤布喇格光栅（Fiber Bragg grating, FBG ）用于传感测量技术，主要是通过外界物理量的变化对光纤光栅中心波长的调制来获取传感信息，因此它是一种波长调制型的光纤传感器。
FBG 传感原理如图1所示。
图1中，当一束入射光波进入FBG 时，根据光纤光栅模式耦合理论，当满足满足相位匹配条件时，反射光波即为FBG 的布喇格波长λB ，λB 与有效折射率n eff 和光栅周期Λ的关系为Λ2eff B n =λ （1)由式(1)可以知：n eff 与Λ的改变均会引起光纤光栅波长的改变，而且n eff 与Λ的改变与应变和温度有关。
应变和温度分别通过弹光效应与热光效应影响n eff ，通过长度改变和热膨胀效应影响周期Λ，进而使λB 发生移动。
将耦合波长λB 视为温度T 和应变ε的函数，略去高次项，则由应变和温度波动引起的光纤光栅波长的漂移可表示为Λ∆+∆Λ=∆eff eff B 22n n λ (2)Iλ透射光谱Iλ输入光谱反射光谱 波长漂移λIΛ输入光波反射光波透射光波加载物理量，如应变，温度图1 FBG 传感原理示意图由式(2)可知光纤光栅中心波长漂移量∆λ对轴向应变∆ε和环境温度变化∆T 比较敏感。
通过测量FBG 中心波长的变化，就可测量外界物理量的变化值（如应变、温度等）。
光纤光栅轴向应变测量的一般公式为()ελλe BBz1p -=∆，也是裸光纤光栅轴向应变测量的计算公式。
由上式可知，∆λBz 和ε存在线性关系，因此通过解调装置检测出布拉格波长的偏移量∆λ，就可以确定被测量ε的变化。
2. 飞机驾驶杆弹性元件的力学特性杆力传感器弹性元件采用平行梁形式，其结构如图2所示。
光栅传感器应变计算说明2003
3、每一个点的应变值的计算公式。
为当前记录波长值，T为 对应时间点的的温度
a为光栅本征系数0.01nm/℃，b为光栅本征应变系数850με/nm
4、有无温度补偿的应变对比图，编号9，位置1的应变数据图表对比效果图。
光栅传感器应变计算说明2003光纤光栅应变传感器光栅传感器光纤光栅传感器光栅尺位移传感器光栅传感器的工作原理光纤光栅温度传感器光纤光栅压力传感器光纤布拉格光栅传感器光纤光栅传感器原理
光栅传感器应变计算说明
1、计算温度
a)假设未进固化箱时，温度为15度，记为
b)高固化过程中和温度是60度
c)依据以上数据和实际的测试曲线，可以计算温度随着时间的变化趋势
光纤光栅应变传感器二维应变测量方法
光纤光栅应变传感器二维应变测量方法
李金娟
【期刊名称】《无线互联科技》
【年(卷),期】2015(000)002
【摘要】文章介绍了光纤光栅二维应力传感测量的试验台的准备、光纤光栅的制备、光纤光栅的粘贴、实验仪器、实验过程、光纤光栅测量应变与电阻应变片的测量结果作对比。
实验结果说明利用光纤光栅应变花可以得出与电阻应变花一致的结果。
【总页数】3页(P124-126)
【作者】李金娟
【作者单位】潍坊工商职业学院潍坊市经济学校，山东诸城 262234
【正文语种】中文
【相关文献】
1.GFRP封装光纤光栅应变传感器疲劳性能研究 [J], 吴禹希;周智;马文龙;肖开乾;梁冠亭;白石
2.光纤光栅应变传感器在钻孔围压监测中的应用 [J], 闫文超;蔺兑波;南汉晨;杨伟
3.凹槽内嵌式封装光纤光栅应变传感器的温度特性 [J], 覃荷瑛;汪文琪
4.一种玻璃纤维封装的光纤光栅应变传感器 [J],
5.基于光纤光栅应变传感器的液压驱动绞车缆绳张力监测 [J], 张钟文
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光纤光栅应变传感器二维应变测量方法
作者：李金娟
来源：《无线互联科技》2015年第02期
摘要：文章介绍了光纤光栅二维应力传感测量的试验台的准备、光纤光栅的制备、光纤光栅的粘贴、实验仪器、实验过程、光纤光栅测量应变与电阻应变片的测量结果作对比。
实验结果说明利用光纤光栅应变花可以得出与电阻应变花一致的结果。
关键词：光纤光栅；电阻应变片；应变；直角应变花
光纤光栅应变花进行二维平面应力测量是通过三个光纤光栅的中心波长的变化来测定应变的，电阻应变片应变花测出的应变值对光纤光栅中心波长进行标定。
所以粘贴时尽可能保证光纤光栅与对应的电阻应变片的测量方位一致。
1 实验台的准备
由于本实验需要用多个光纤光栅进行二维应力测量，所以不能使用一般的等强度梁，而是用一个十字架形结构，实际上也是一种等强度梁，不过这种装置有两个等强度梁，分别作为十字架的X轴向和Y轴向，用来施加压力，如图1所示。
这是实验的被测表面的俯视图，表面是由我们用一块马口铁皮做成的。
实验时在X轴、Y 轴方向分别悬挂砝码盘。
砝码的重力通过试验台的等悬梁臂结构拉伸X或者Y方向的铁皮，铁皮的应力的变化引起光纤光栅中心波长的变化，因此为了保证试验的效果，光纤光栅的粘贴必须使光栅光纤紧贴被测表面时同时发生应变。
2 光纤光栅的制备
实验台准备好后重要的是制备光纤光栅，本实验使用3只不同中心波长的光纤光栅，串联成直角应变花来测试动态应力的变化，因而需制备3只不同波长的光纤光栅。
由于实验条件的限制，试验室中只有两块相位掩模板，在实验室中只能制备两只光纤光栅，另外一只光纤光栅是已经制备好的光纤光栅。
三只光纤光栅的波长位置分别在：1532nm，1544nm，1548nm处附近。
根据实验条件，组建一个光纤光栅制作系统，制作方法采用目前最有效，也是最流行的相位掩模法，其实验系统如图2所示。
本实验用光纤，是载氢掺锗光敏光纤-普通光纤经过载氢处理（在室温下，压强为107Pa 的容器中，载氢两周左右），使得普通通信光纤的光敏性大大增加，达到写制光栅的要求。
实验所用的光谱分析仪为国产AV6361，分辨率选择0.2nm，宽带光源使用LED。
在实验前，将相位掩模板靠近光纤放置，要曝光部位的光纤需先去掉涂敷层。
通过载氢提高光纤的光敏性和缩短光纤与掩模板的距离是提高成栅效率的重要手段，保证光纤轴向与掩模板的栅线方向垂直且与掩模板平行是提高光栅质量的关键。
3 光纤光栅的粘贴
光纤光栅制作好之后，用光纤熔接机将三只光纤光栅串联在一起，通过光谱分析仪观察三只光纤光栅的光谱。
在实验中，先用1号砂纸打磨被测物体的待粘贴光栅部位，再用3号砂纸打磨，直至表面光滑无粗糙感。
再用脱脂棉沾丙酮反复擦拭表面至表面清洁。
粘贴时先用2B铅笔划出X轴、Y轴，以及450线，这样可以保证光纤光栅粘贴成直角应变花。
用透明胶带将每个光栅的两侧贴牢，以方便涂胶。
然后用一比一组分的环氧胶，均匀涂覆在光纤光栅的裸纤上，并使光纤光栅与被测表面紧密地贴在一起。
三个不同波长的光纤光栅贴成应变花，X方向即00方向贴1532nm的光纤光栅，450方向贴1548nm的光栅光纤，Y方向即900方向贴1544nm的光栅光纤。
4 实验仪器
实验装置及材料：光纤光栅解调仪（型号：FBG-IS，versfon3，32个测点）、数字静态电阻应变仪（型号：CM-1A-10）、十字架型的可在两垂直方向加砝码的标准拉杆、光纤光栅（单模载氢掺锗光敏光栅，中心波长分别为1532nm、1544nm、1548nm系列，反射率大于95%，反射带宽约为0.3nm）、高精度电阻应变片、1Kg的砝码（共20个）。
实验装置如图3所示。
5 实验过程
光纤光栅粘贴完后，用宽带光源激励光纤光栅，另一端用光谱分析仪观测三个光谱。
实验装置连接好后就可以进行光纤光栅应力测量实验。
实验先在X轴方向的砝码盘中加砝码，每次加一个砝码。
首先从加第一个砝码开始记录三个方向光纤光栅的中心波长，然后每加一个砝码，等待光纤光栅波长分析仪的读数稳定后开始纪录。
以上实验进行完后，在X轴向加应力的砝码共有十个，这时取下一个砝码再记录三个光纤光栅的中心波长，以此类推，至砝码盘空为止。
这组数据作为验证性的，与加砝码过程中的三光纤光栅中心波长随砝码的增加的趋势作比较，验证光纤光栅的重复性。
然后在Y方向加砝码，重复上述操作。
之后在X、Y方向同时累加砝码，重复上述操作。
记录实验数据。
6 电阻应变片进行应力测量对比
本实验是测光纤光栅中心波长随应力变化的关系，在实验中通过贴电阻应变片来标定被测物体表面发生的应变，这就要求电阻应变片地粘贴与光纤光栅地粘贴方位贴近，电阻应变片也是贴成应变花。
在实验室同时使用上述两种方法进行了应变测量，获得了多组实验数据。
实验中环境温度稳定，测量装置运行良好，测量数据可靠、有效。
测量过程同对光线光栅波长的测量步骤相同，也分为X方向、Y方向、XY方向加载方式，记录实验数据。
7 实验结果分析
按照以下方法处理实验数据：首先做出00、450、900三个不同方向的光纤光栅中心波长变化ΔλB与载荷质量变化Δm的关系，并进行数据拟合。
然后做出00、450、900三个不同方向的电阻应变片应变变化Δε与载荷质量变化Δm的关系，并进行数据拟合，得到拟合方程。
最后，对于光纤光栅ΔλB与电阻应变片Δε随加载质量Δm的变化规律进行了对比。
X方向加载时，00、450、900光纤光栅中心波长变化ΔλB与载荷质量变化Δm的关系、电阻应变片应变变化Δε与载荷质量变化Δm的关系分别如图4和图5所示。
比较图4及图5可以得到：X方向加载时，00、450、900三只不同方向的光纤光栅波长变化规律与相应方向的电阻应变片应变变化规律相同，这说明光纤光栅和电阻应变片在应力测量方面的一致性。
[参考文献]
[1]周建华.光纤光栅传感器应变传递特性研究[D].武汉：武汉理工大学，2010.4.
[2]王为，林玉池，黄银国.表面式光纤光栅传感器应变传递研究[J].激光与红外，2008（12）.。