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大连理工研究员成功研制出高灵敏度光纤应变传感器

2020-10-14
近日,大连理工大学黄辉教授团队研发明了一种“温度系数可调的高灵敏度光纤应变传感器”。与现有主流产品――光纤光栅应变传感器相比,灵敏度提高了一百多倍,特别是可以补偿各种被测物的热膨胀,消除因环境温度变化导致的测量误差。

  该成果以 “一种具有可调温度系数的高灵敏度光纤应变传感器用于温度补偿测试”为题,发表于《科学通报》期刊。

  传感器被认为是继集成电路芯片之后的又一重大产业。与电学传感器相比,光纤传感器适用于易燃易爆、以及电磁干扰等苛刻环境中。但由于材料的热胀冷缩天性,光纤传感器对温度很敏感(如光纤光栅也可用于检测温度变化)、温度干扰大;同时,被测物自身的热膨胀也会带来测量误差,并且对于不同材质的被测物(如混泥土、钢、铝等),其热膨胀系数差异很大,这使得温度干扰更为复杂。因此,当外力和温度共同变化时(二者都可以产生应变),如何消除环境温度变化的影响,从而*测定外力所产生的应变和应力,是长期困扰业界的难题。

  黄辉团队发明的光纤应变传感器,由应变膜、光纤准直器、以及传动杆构成。其中,传动杆采用旋钮结构――由两种不同热膨胀系数的螺帽与螺丝构成,因此可以在大范围内*调节传动杆的热膨胀系数,从而抵消各种被测物的热膨胀影响。此外,通过采用光纤准直器来接收应变膜反射的光束,大幅提高了检测灵敏度。所研制的光纤传感器,检测范围达到1.1×103 με,检测极限为5.7×10?3 με, *高工作频率为1.18 KHz,温度系数调节范围 ?0.15~ +0.19 dB/°C。

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