[发明专利]基于含孔金属结构中光纤光栅传感器温度应力解耦方法

权利要求书

1.一种金属孔结构中光纤光栅传感器温度应力解耦方法，其特征在于：其具体步骤如下：

步骤一，光纤光栅传感器布局设计；针对金属孔结构的特点，采用环形布局的思想，使用两路埋入式光纤光栅传感器，将所有栅点分为8组，每组两个栅点，分别来自两路传感器；

步骤二，测量被测基体的初始状态，即不受外力且温度稳定的状态下各栅点的中心波长及温度；

步骤三，为被测基体施加递增的拉力，测量第一组两个栅点的中心波长变化情况，能看出，给光纤光栅传感器的横向和纵向施加相同的力，导致中心波长的变化幅度差别很大，且中心波长变化的差值大小与力的大小成正比；

步骤四，给被测基体同时施加外力和温度的影响，测量各栅点中心波长的变化量，并计算每组栅点中心波长变化量的差值，取中心波长变化量差值最小的点作为“理想不受应力点”；该“理想不受应力点”是指八组栅点中受应力影响最小的点，认为该点不受应力的影响；

步骤五，由于该“理想不受应力点”被认为不受到应力应变的作用，所以根据该“理想不受应力点”的波长变化计算出此时金属孔结构温度的变化量，从而进一步计算出孔边其他各点所受应力应变；

其中，在步骤一中所述的光纤光栅传感器布局设计，是指针对金属孔结构的特点，采用环形布局的思想，使用两路埋入式光纤光栅传感器，本发明采用的被测基体为500mm*500mm*2mm的薄金属板，板中间有一个直径为100mm的圆孔，将所有栅点分为8组，分别命名为组1、组2、组3、组4、组5、组6、组7、组8，每组均包含了分别来自两路光纤光栅传感器的栅点。

2.根据权利要求1所述的一种金属孔结构中光纤光栅传感器温度应力解耦方法，其特征在于：在步骤二中所述的被测基体，是指实验所采用的带孔结构的金属板，本实验利用光纤布拉格光栅传感器监测金属孔结构周围所受应力的情况。

3.根据权利要求1所述的一种金属孔结构中光纤光栅传感器温度应力解耦方法，其特征在于：在步骤二中所述的测量被测基体的初始状态，其作法为：利用温度计测量金属孔表面的温度，作为初始温度，同时，利用光纤布拉格光栅传感器测量此时被测基体所受的应力，作为初始应力。

4.根据权利要求1所述的一种金属孔结构中光纤光栅传感器温度应力解耦方法，其特征在于：在步骤三中所述的为被测基体施加递增的拉力，其作法为：由于选用的实验板为中心带有圆孔的正方形金属板，所以使用拉伸机向正方形的一预定组对边施加递增的拉力进行实验。

5.根据权利要求1所述的一种金属孔结构中光纤光栅传感器温度应力解耦方法，其特征在于：在步骤四中所述的给被测基体同时施加外力和温度的影响，其作法如下：首先利用拉伸机为被测基体任意方向施加恒定大小的拉力，然后为金属实验板上靠近孔结构的地方施加热源，达到为基体施加温度变化的目的。

6.根据权利要求1所述的一种金属孔结构中光纤光栅传感器温度应力解耦方法，其特征在于：在步骤五中所述的根据该理想不受应力点的波长变化计算出此时金属孔结构温度的变化量，其作法如下：由定义，认为该理想不受应力点不受施加应力的影响，只受到温度变化的影响，根据此时光纤布拉格光栅传感器波长变化与温度变化成正比的规律，能计算出此时的温度，根据求得的温度，计算出孔结构周围其他点所受应力的情况，从而实现温度应力的解耦。