光纖光柵應(yīng)變計(jì)以0.0005%FS精度終結(jié)工業(yè)強(qiáng)干擾場(chǎng)景的測(cè)量失效
在現(xiàn)代工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)和精密機(jī)械控制領(lǐng)域，對(duì)微小形變的精確測(cè)量需求日益增長(zhǎng)。傳統(tǒng)電阻式應(yīng)變計(jì)雖然應(yīng)用廣泛，但在極端環(huán)境下存在局限性�；诠饫w傳感技術(shù)的應(yīng)變計(jì)因其高靈敏度、抗電磁干擾能力強(qiáng)及長(zhǎng)期穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，成為實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量的新選擇。本文將探討其設(shè)計(jì)思路與性能優(yōu)化策略。
一、光纖傳感技術(shù)基礎(chǔ)
光纖傳感利用光信號(hào)在光纖中傳輸時(shí)的變化來檢測(cè)外界物理量。當(dāng)光纖受到拉伸或壓縮時(shí)，光纖內(nèi)部的折射率會(huì)發(fā)生改變，導(dǎo)致通過其中的光信號(hào)相位、強(qiáng)度或波長(zhǎng)發(fā)生變化。通過解調(diào)這些變化，可以精確地計(jì)算出施加的應(yīng)變量。
光纖布拉格光柵（FBG）傳感器
FBG是目前最常用的光纖應(yīng)變傳感器之一。它通過在光纖內(nèi)刻寫周期性光柵結(jié)構(gòu)，使得特定波長(zhǎng)的光被反射回來。當(dāng)光纖發(fā)生應(yīng)變時(shí)，光柵周期變化引起反射波長(zhǎng)偏移，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)變的測(cè)量。
二、高精度測(cè)量用應(yīng)變計(jì)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)
1. 材料選擇與封裝工藝
為了確保傳感器在復(fù)雜環(huán)境下的穩(wěn)定性和可靠性，需選用具有良好彈性和耐腐蝕性的基底材料，并采用適當(dāng)?shù)姆庋b技術(shù)保護(hù)光纖免受外界因素影響。
2. 傳感器布局優(yōu)化
根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景合理布置多個(gè)FBG傳感器，形成分布式傳感網(wǎng)絡(luò)，能夠全面覆蓋待測(cè)區(qū)域，提高整體測(cè)量精度。
三、性能優(yōu)化策略
1. 溫度補(bǔ)償機(jī)制
溫度變化會(huì)對(duì)光纖應(yīng)變計(jì)產(chǎn)生額外的應(yīng)力效應(yīng)，造成測(cè)量誤差。引入雙FBG結(jié)構(gòu)或結(jié)合其他類型的溫度傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)校正，可有效消除這一影響。
2. 數(shù)據(jù)處理算法改進(jìn)
利用先進(jìn)的信號(hào)處理算法如小波變換、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等，從原始數(shù)據(jù)中提取有用信息，抑制噪聲干擾，進(jìn)一步提升測(cè)量分辨率。
