基于白光干涉原理的光纤传感技术-V.光纤传感器和基体材料的相互作用

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（ １ ． Ｐ ｈ ｏ ｔ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｃｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｈ ｏ ｏ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ，Ｈ ａ ｒ ｂ ｉ ｎ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ，
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学
南此研究得 到的最重 要的结果就是提 出了描述 ａ （ Ｌ，奄 ）的理论表达式 ， （ Ｌ，是 ）为可用光 纤感知到 的应
变 （ ）确定实 际引入到材料 中的应变 （ ）的比例 系数 。这 一关 系使得在将光纤传感器应用到结构传感应 用之
前不必对应变数据进行标定 和回归分析 ，通过反 复实验 ，验证 了理论分 析 的有 效性 。由此可知 ，对 于带有 涂敷 层 的光纤 ，可在应变仪 与光纤 传感 器测得数值之间得到 一一对应 的关 系。对 于裸纤 可得 — Ｉ ． ０ ，这种情况 下无
Ｗ ｈｉ ｔ ｅ ｌ ｉ ｇ ｈ ｔ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｆ ｅ ｒ ｅ ｏ ｍｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ｆ ｉ ｂ ｅ ｒ ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ｓ ｅ ｎｓ ｉ ｎｇ ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
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Ｖ． Ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ａ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｂ ｅ ｔ ｗｅ ｅ ｎ ｏ ｐ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ ｆ ｉ ｂ ｅ ｒ ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｓ ａ ｎ ｄ ｍａ ｔ ｒ ｉ ｘ ｍａ ｔ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｓ
Ｓ ｅ ｎ ｓ ｏ ｒ ｓ Ｋｅ ｙ Ｌ ａ ｂ ｏ ｆ Ｈｅ ｉ ｌ ｏ ｎ ｇ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｐ ｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｅ ，Ｈａ ｒ ｂ ｉ ｎ １ ５ ０ ０ ０ １，Ｃｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａ ｓ ｉ ｍｐ ｌ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｈ ａ ｓ ｂ ｅ ｅ ｎ ｐ ｒ ｏ ｐ ｏ ｓ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｅ ｓ ｔ ｅ ｄ ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｉ ｔ ｉ ｓ ｐ ｏ ｓ ｓ ｉ ｂ ｌ ｅ ｔ ｏ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｐ ｒ ｅ ｔ ｔ ｈ ｅ ａ ｃ ｔ ｕ ａ ｌ
需 利 用 本 研 究 所 得 的结 果 。然 而 ，裸 纤 非 常 脆 弱 因 此 很 难 应 用 到 实 际测 量 中 。
三 三 、
关键 词 ：光纤；光纤传感器 ；应变传递模型； 标定
中图分 类号 ：Ｔ Ｎ ２ ５ ６
文献 标志码 ：Ａ
文章 编 号 ：２ ０ ９ ５ — ０ ０ ８ Ｘ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ — ０ ０ ７ ５ — １ ３
黑
龙 Ｅ
江 （ １ ．哈 尔滨３ － ． 程大学 理 学院 光子科 学与技 术研 究中心 ，哈 尔滨 ］ ５ ０ ０ ０ １ ；２ ．黑龙 江省 光 纤传感科 学与技 术 重点 实验 室， ｅ
哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ０ １ ）
大 ｇ
学 ：建立并测试 了一个简单的模型，利用该模型可将光纤传感器测得的数值来解释结构的实际应变。光纤 摘 Ｈ 要
行简化 ，光纤 的应变 传递 特性 取决于与承受应变 的材料相 接触 的玻璃纤 芯 、保 护涂敷层 和光纤 传感长 度 。数学 公式导 出了同样 数量级的应变 。有效长度长 的传感器 中 的界 面切 应变效应 弱 于有效长 度较短 的传感器 ，理 论结
果 可通过包括 白光干涉仪在内的一系列实验进行验证 。 报
第 ４卷第 １ 期
２ ０ １ ３年 ２月
Ｖｏ １ ． ４ 。 Ｎｏ ． Ｉ
Ｆｅ ｂ ．，２ ０ １ ３
［ 物 联 网前 沿技 术之 光纤传 感 器专栏 ］
基 于 白光 干 涉 原 理 的 光 纤 传 感 技 术
一
Ｖ．光纤 传 感 器 和基 体 材 料 的相互 作 用
苑 立 波
工 传 感器 测 得 的应 变 并 不 能 完 全 表 征 试 件 或 结 构 的应 变 ， 因 此 由理 论 分 析 所 得 的 结 果 非 常 重 要 。所 采 用 的 光 纤 及 ｎ
其保护 程 涂敷层 的机械特性可改变传感器 的应变传递 能力 。很 多前提假 设可通 过系 统的表 达式对数 学的严格 性进