[发明专利]光纤光栅应变传感器工程适用性评价方法

摘要

本发明属于测量技术，特别是涉及一种光纤光栅应变传感器工程适用性评价方法。包括功能性试验的步骤以及耐久性试验的步骤。本方法操作方便、便捷，特点是针对工程应用实际，采用真实结构对其工程适用性进行试验验证，与目前工程应用比较成熟，广泛的电阻应变片进行对比，通过试验对其工程适用性进行评价，深入了解光纤光栅应变传感器的技术成熟度和存在的主要问题，为应变传感器的改进，逐步提高其工程应用技术成熟度，使光纤光栅应变传感器从实验室阶段走向工程实用，实现传感的工程应用能力，满足工程应用的要求，为基于传感器技术的结构健康监测提供可靠有效的数据，为光纤光栅应变传感器的工程化广泛应用及测传感技术的发展提供有力支持。

主权项

光纤光栅应变传感器工程适用性评价方法，其特征在于，通过功能性试验和耐久性试验获得评价结果：一、功能性试验，包括以下步骤：步骤1.1：在试验条件为常温的情况下，进行试验的准备的步骤：提供拉伸/压缩试验件，在拉伸/压缩试验件上确定光纤光栅应变传感器片粘贴的位置，相对应的位置粘贴电阻应变片，在材料力学性能试验机上安装已粘贴好光纤光栅应变传感器和电阻应变片的拉伸/压缩试验件，调整拉伸/压缩试验件在材料力学性能试验机上的加持位置，使拉伸试验件受力均匀；将光纤光栅应变传感器连接到光纤光栅应变测量系统，将电阻应变片连接到电阻应变测量系统；步骤1.2：给拉伸/压缩试验件逐级施加静力拉伸/压缩载荷，光纤光栅应变传感器和电阻应变片同时进行测量；重复该步骤两次以上；步骤1.3：利用公式（1）计算出光纤光栅应变传感器的线性度γLFBG: γ LFBG = Δ L max Y FS × 100 % - - - ( 1 ) 其中，ΔLmax为加载级载荷下光纤光栅应变传感器与电阻应变片测量的应变εFBG和εR之间最大偏差的绝对值，YFS为εR最大载荷下电阻应变片测量的应变值；步骤1.4：利用公式（2）计算出光纤光栅应变传感器的重复性γRFBG: γ RFBG = Δ R max Y FS × 100 % - - - ( 2 ) 其中，ΔRmax为几次施加载荷作用下光纤光栅应变传感器测量的应变值εFBG最大不重复误差的绝对值，YFS为εR最大载荷下电阻应变片测量的应变值；步骤1.5：由步骤1.3计算出的光纤光栅应变传感器线性度和步骤1.4计算出的重复性，根据不同的测量要求确定其在常温环境下的应变测量范围；步骤1.6：试验条件为非常温的情况下，也即将步骤1.1中的材料力学性能试验机换成带环境箱的材料力学性能试验机，设定环境箱温度，重复步骤1.2，1.3，1.4；步骤1.7：重复步骤1.6，并将环境箱温度设定为不同温度；步骤1.8：由步骤1.6，步骤1.7计算出的光纤光栅应变传感器在不同温度环境下的线性度和重复性，根据不同的测量要求确定其合适应用的环境温度范围；二、耐久性试验：包括以下步骤：步骤2.1：准备的步骤：与步骤1.1一致；步骤2.2：给拉伸/压缩试验件逐级施加静力拉伸/压缩载荷，光纤光栅应变传感器和电阻应变片同时进行测量；步骤2.3：根据光纤光栅应变传感器的最大应变值确定疲劳载荷；步骤2.4：施加疲劳载荷到拉伸/压缩试验件，经过疲劳载荷施加循环数为20000次的疲劳载荷后停止疲劳加载；步骤2.5：重复步骤2.2至2.4，直至拉伸/压缩试验件或光纤光栅应变传感器损坏；步骤2.6：利用公式（1）和公式（2）计算出光纤光栅应变传感器的线性度γLFBG和重复性γRFBG，结合疲劳载荷施加循环数确定光纤光栅应变传感器的耐久性。