光纖琺珀應變計應力溫度影響實驗分析
發(fā)布時間：2021-06-02 19:15
對157 nm激光微加工技術制作的全光纖琺珀應變計進行了實驗分析。介紹了光纖FP應變計的制作過程與工作原理,并開展了應變計的加載和溫度測試試驗。實驗表明該光纖FP應變計粘貼于懸臂梁后,線性度和重復性較好,在溫升過程中,由于懸臂梁的熱膨脹造成了光纖應變計的熱輸出。通過采用對稱貼片耦合求解方法進行熱輸出補償,光纖應變計的熱輸出減小為補償前的2.1%,為變溫環(huán)境下的高精度測量提供了解決方案。
【文章來源】：儀表技術與傳感器. 2019,(07)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：4 頁
【部分圖文】：
光纖應變計的熱輸出示意圖表1光纖FP應變計應變和溫度靈敏度數(shù)據(jù)表
?應變計安裝后應變靈敏度/(rad·με－1)安裝后溫度靈敏度/(rad·℃－1)僅考慮梁與光纖熱膨脹的溫度靈敏度/(rad·℃－1)11．66×10－39．23×10－31．7×10－221．62×10－31．066×10－21．66×10－2僅考慮梁與光纖熱膨脹的應變計溫度靈敏度大于測量值，說明溫度對應變計輸出的影響不僅包括應變計和基底材料的熱膨脹，還可能與其他因素有關，如陶瓷膠粘貼情況等。盡管影響應變計熱輸出的因素多，但懸臂梁上對稱位置的應變計溫度輸出相關性較好，如圖7所示。因此，可采用對稱耦合求解的補償方法對應變計溫度輸出進行修正，以消除或減小光纖FP應變計的熱輸出。為了驗證對稱耦合求解方法的可行性，進行了第二次溫升實驗，溫升約60℃，補償前后應變計2溫度輸出曲線如圖8所示。由圖8可知，對稱耦合求解效果明顯，補償后應變計60℃溫度變化的熱輸出是補償前熱輸出的2．1%;補償后應變計熱輸出僅為應變計滿量程(200με)的4．1%。圖7應變計熱輸出相關曲線圖8補償前后應變計2溫度輸出曲線3結(jié)論本文對157nm激光加工的光纖FP應變計進行了實驗研究，將光纖FP應變計安裝于懸臂梁，測試其加卸載特性和溫度特性，實驗結(jié)果表明光纖FP應變計的輸出與載荷(應變)線性度好，應變靈敏度高;安裝在懸臂梁上的光纖應變計受溫度影響明顯，在變溫環(huán)境中進行應變測量時必須對熱輸出進行補償。光纖應變計安裝在懸臂梁后溫度靈敏度明顯變大，其原因復雜，不僅與天平梁的熱膨脹有關，也與陶瓷膠安裝相關。在下一步工作中，將會對應變計的安裝方式進行實驗分析，同時將光纖應變計應用于六分量天平
?0－21．66×10－2僅考慮梁與光纖熱膨脹的應變計溫度靈敏度大于測量值，說明溫度對應變計輸出的影響不僅包括應變計和基底材料的熱膨脹，還可能與其他因素有關，如陶瓷膠粘貼情況等。盡管影響應變計熱輸出的因素多，但懸臂梁上對稱位置的應變計溫度輸出相關性較好，如圖7所示。因此，可采用對稱耦合求解的補償方法對應變計溫度輸出進行修正，以消除或減小光纖FP應變計的熱輸出。為了驗證對稱耦合求解方法的可行性，進行了第二次溫升實驗，溫升約60℃，補償前后應變計2溫度輸出曲線如圖8所示。由圖8可知，對稱耦合求解效果明顯，補償后應變計60℃溫度變化的熱輸出是補償前熱輸出的2．1%;補償后應變計熱輸出僅為應變計滿量程(200με)的4．1%。圖7應變計熱輸出相關曲線圖8補償前后應變計2溫度輸出曲線3結(jié)論本文對157nm激光加工的光纖FP應變計進行了實驗研究，將光纖FP應變計安裝于懸臂梁，測試其加卸載特性和溫度特性，實驗結(jié)果表明光纖FP應變計的輸出與載荷(應變)線性度好，應變靈敏度高;安裝在懸臂梁上的光纖應變計受溫度影響明顯，在變溫環(huán)境中進行應變測量時必須對熱輸出進行補償。光纖應變計安裝在懸臂梁后溫度靈敏度明顯變大，其原因復雜，不僅與天平梁的熱膨脹有關，也與陶瓷膠安裝相關。在下一步工作中，將會對應變計的安裝方式進行實驗分析，同時將光纖應變計應用于六分量天平并進行風洞試驗，驗證其測試精度。(下轉(zhuǎn)第33頁)
【參考文獻】：
期刊論文
[1]高超聲速風洞氣動力試驗技術進展[J]. 唐志共,許曉斌,楊彥廣,李緒國,戴金雯,呂治國,賀偉. 航空學報. 2015(01)
[2]國外等離子體流動控制風洞試驗技術研究[J]. 戰(zhàn)培國,胥家常. 實驗流體力學. 2009(02)
[3]光纖法布應變傳感器在橋梁狀態(tài)監(jiān)測中的應用[J]. 楊建春,陳偉民,徐謀,李祖?zhèn)?辜建國. 傳感器與微系統(tǒng). 2006(07)
[4]光纖傳感器現(xiàn)狀[J]. 何慧靈,趙春梅,陳丹,趙曉峰,阮昊. 激光與光電子學進展. 2004(03)
博士論文
[1]深紫外激光制作的微光纖傳感器及系統(tǒng)研究[D]. 冉曾令.電子科技大學 2009
碩士論文
[1]光纖Fabry-Perot應變計在風洞天平上的應用研究[D]. 閔夫.中國空氣動力研究與發(fā)展中心 2015
本文編號：3210596
【文章來源】：儀表技術與傳感器. 2019,(07)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】：4 頁
【部分圖文】：
光纖應變計的熱輸出示意圖表1光纖FP應變計應變和溫度靈敏度數(shù)據(jù)表
?應變計安裝后應變靈敏度/(rad·με－1)安裝后溫度靈敏度/(rad·℃－1)僅考慮梁與光纖熱膨脹的溫度靈敏度/(rad·℃－1)11．66×10－39．23×10－31．7×10－221．62×10－31．066×10－21．66×10－2僅考慮梁與光纖熱膨脹的應變計溫度靈敏度大于測量值，說明溫度對應變計輸出的影響不僅包括應變計和基底材料的熱膨脹，還可能與其他因素有關，如陶瓷膠粘貼情況等。盡管影響應變計熱輸出的因素多，但懸臂梁上對稱位置的應變計溫度輸出相關性較好，如圖7所示。因此，可采用對稱耦合求解的補償方法對應變計溫度輸出進行修正，以消除或減小光纖FP應變計的熱輸出。為了驗證對稱耦合求解方法的可行性，進行了第二次溫升實驗，溫升約60℃，補償前后應變計2溫度輸出曲線如圖8所示。由圖8可知，對稱耦合求解效果明顯，補償后應變計60℃溫度變化的熱輸出是補償前熱輸出的2．1%;補償后應變計熱輸出僅為應變計滿量程(200με)的4．1%。圖7應變計熱輸出相關曲線圖8補償前后應變計2溫度輸出曲線3結(jié)論本文對157nm激光加工的光纖FP應變計進行了實驗研究，將光纖FP應變計安裝于懸臂梁，測試其加卸載特性和溫度特性，實驗結(jié)果表明光纖FP應變計的輸出與載荷(應變)線性度好，應變靈敏度高;安裝在懸臂梁上的光纖應變計受溫度影響明顯，在變溫環(huán)境中進行應變測量時必須對熱輸出進行補償。光纖應變計安裝在懸臂梁后溫度靈敏度明顯變大，其原因復雜，不僅與天平梁的熱膨脹有關，也與陶瓷膠安裝相關。在下一步工作中，將會對應變計的安裝方式進行實驗分析，同時將光纖應變計應用于六分量天平
?0－21．66×10－2僅考慮梁與光纖熱膨脹的應變計溫度靈敏度大于測量值，說明溫度對應變計輸出的影響不僅包括應變計和基底材料的熱膨脹，還可能與其他因素有關，如陶瓷膠粘貼情況等。盡管影響應變計熱輸出的因素多，但懸臂梁上對稱位置的應變計溫度輸出相關性較好，如圖7所示。因此，可采用對稱耦合求解的補償方法對應變計溫度輸出進行修正，以消除或減小光纖FP應變計的熱輸出。為了驗證對稱耦合求解方法的可行性，進行了第二次溫升實驗，溫升約60℃，補償前后應變計2溫度輸出曲線如圖8所示。由圖8可知，對稱耦合求解效果明顯，補償后應變計60℃溫度變化的熱輸出是補償前熱輸出的2．1%;補償后應變計熱輸出僅為應變計滿量程(200με)的4．1%。圖7應變計熱輸出相關曲線圖8補償前后應變計2溫度輸出曲線3結(jié)論本文對157nm激光加工的光纖FP應變計進行了實驗研究，將光纖FP應變計安裝于懸臂梁，測試其加卸載特性和溫度特性，實驗結(jié)果表明光纖FP應變計的輸出與載荷(應變)線性度好，應變靈敏度高;安裝在懸臂梁上的光纖應變計受溫度影響明顯，在變溫環(huán)境中進行應變測量時必須對熱輸出進行補償。光纖應變計安裝在懸臂梁后溫度靈敏度明顯變大，其原因復雜，不僅與天平梁的熱膨脹有關，也與陶瓷膠安裝相關。在下一步工作中，將會對應變計的安裝方式進行實驗分析，同時將光纖應變計應用于六分量天平并進行風洞試驗，驗證其測試精度。(下轉(zhuǎn)第33頁)
【參考文獻】：
期刊論文
[1]高超聲速風洞氣動力試驗技術進展[J]. 唐志共,許曉斌,楊彥廣,李緒國,戴金雯,呂治國,賀偉. 航空學報. 2015(01)
[2]國外等離子體流動控制風洞試驗技術研究[J]. 戰(zhàn)培國,胥家常. 實驗流體力學. 2009(02)
[3]光纖法布應變傳感器在橋梁狀態(tài)監(jiān)測中的應用[J]. 楊建春,陳偉民,徐謀,李祖?zhèn)?辜建國. 傳感器與微系統(tǒng). 2006(07)
[4]光纖傳感器現(xiàn)狀[J]. 何慧靈,趙春梅,陳丹,趙曉峰,阮昊. 激光與光電子學進展. 2004(03)
博士論文
[1]深紫外激光制作的微光纖傳感器及系統(tǒng)研究[D]. 冉曾令.電子科技大學 2009
碩士論文
[1]光纖Fabry-Perot應變計在風洞天平上的應用研究[D]. 閔夫.中國空氣動力研究與發(fā)展中心 2015
本文編號：3210596
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