[发明专利]基于光纤光栅的复合材料热膨胀系数测量装置及测量方法

权利要求书

1.一种基于光纤光栅的复合材料热膨胀系数测量装置，其特征在于：

由夹具（5）、标准试样块（7）、待测复合材料块（6）和光纤光栅传感器（8）组成；

其中标准试样块（7）和待测复合材料块（6）相互平行，它们的一端为固定端，另一端为自由端；标准试样块（7）和待测复合材料块（6）的固定端被夹具（5）夹持；光纤光栅传感器（8）的一端与标准试样块（7）的自由端固定，另一端与待测复合材料块（6）的自由端固定；其中标准试样块（7）的自由端长度大于待测复合材料块（6）自由端长度；

上述光纤光栅传感器（8）包括弹性基体（1）和封装于弹性基体中的光纤；光纤的一端在弹性基体内称作第一端，光纤的另一端伸出弹性基体外称作第二端；光纤上刻有两段相同的栅区（2、3），其中一段栅区邻近光纤第一端，该段栅区做毛细钢管（4）封装，该段栅区的尾纤与毛细钢管底部留有应变空隙。

2.根据权利要求1所述基于光纤光栅的复合材料热膨胀系数测量装置的测量方法，其特征在于包括以下过程：

将测量装置放置于温控箱中加热；

将光纤光栅传感器（8）的光纤跳线连接在光纤光栅解调仪上；

加热过程中，复合材料和标准试样块同时膨胀，由于两者变化程度不同，将对光纤光栅产生拉力作用，引起光栅中心波长发生变化，利用相对测量方式实现对热膨胀系数的测量，具体计算公式如下：

其中：为待测复合材料块热膨胀系数，为标准试样块热膨胀系数，为光纤光栅传感器在标准试样块上的固定位置与夹具的距离，为光纤光栅传感器在待测复合材料块上的固定位置与夹具的距离，为光纤光栅传感器长度，为待测复合材料块和标准试样块之间距离，为温度变化量，由热电偶测得，为栅区（2）引起的中心波长漂移量，为栅区（3）引起的中心波长漂移量，为光纤光栅传感器的应变灵敏度，由实验标定得到，为光纤光栅传感器中心波长，由解调仪测得。