針對光纖光柵工程化應(yīng)用性能不佳的問題,提出將高強度光纖光柵與碳纖維材料復(fù)合,介紹了復(fù)合樣品的結(jié)構(gòu)形式,分析了應(yīng)變傳遞過程,然后對其應(yīng)變傳感特性和疲勞性能進行了實驗研究。結(jié)果表明:復(fù)合樣品能夠達到較高的應(yīng)變傳遞效率,具有良好的應(yīng)變傳感特性;疲勞實驗中復(fù)合樣品保持正常工作,波長變化曲線的幅度穩(wěn)定;疲勞實驗前后復(fù)合樣品的應(yīng)變傳感特性基本不變,應(yīng)變靈敏度系數(shù)分別為1.12和1.17pm/με,應(yīng)變響應(yīng)曲線的線性度均高于0.999,重復(fù)性分別為0.623%和0.397%。 

【文章來源】：半導(dǎo)體光電. 2020,41(01)北大核心

【文章頁數(shù)】：5 頁

【部分圖文】：

應(yīng)變傳遞示意圖

由式（4）可知，當(dāng)復(fù)合樣品所選用的光纖光柵和碳纖維材料確定后，應(yīng)變傳遞效率系數(shù)由光纖長度決定，圖2為兩者關(guān)系的仿真曲線圖，仿真參數(shù)如表1所示。從圖2分析可知：當(dāng)復(fù)合光纖長度較短時，應(yīng)變傳遞效率系數(shù)受光纖長度影響較大，此時應(yīng)變傳遞效率系數(shù)較小，應(yīng)變傳遞損失較大；當(dāng)復(fù)合光纖長度大于6cm時，應(yīng)變傳遞效率系數(shù)高于0.9，并隨光纖長度的增加逐漸穩(wěn)定且趨近于1；當(dāng)光纖長度大于58.4cm時，應(yīng)變傳遞效率系數(shù)高于0.99，但過長的光纖會增加復(fù)合的難度，本文取60cm作為復(fù)合樣品長度。

對于結(jié)構(gòu)為同心單向圓柱體的光纖光柵與碳纖維材料復(fù)合樣品，裸光纖光柵與連續(xù)碳纖維絲的方向要保持一致，光纖位于碳纖維絲束的中心位置。復(fù)合樣品的制作基體為環(huán)氧樹脂膠，制作工藝為單向拉擠成型工藝，引出端設(shè)置有保護套管的裸光纖光柵與碳纖維絲束平行排布，在牽引裝置的牽引下經(jīng)過浸膠、分束后進入模具經(jīng)加熱成型，圖3為復(fù)合樣品結(jié)構(gòu)示意圖。復(fù)合樣品所選用的裸光纖光柵中心波長為1 536.384nm，碳纖維復(fù)合材料彈性模量為175GPa，樣品長度為60cm，直徑為6.7mm，應(yīng)變傳遞效率系數(shù)理論值為0.990，在制作完成前后均能測出穩(wěn)定、可靠的光纖光柵波長信號。2.2 應(yīng)變傳感實驗

【參考文獻】：
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本文編號：3514251