OFDR技術(shù)測量懸臂梁應(yīng)變

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)OFDR技術(shù)測量懸臂梁應(yīng)變光頻域反射計（OFDR）作為一種先進(jìn)的光纖傳感測量技術(shù)，與光時域反射計（OTDR）相比，有著更高的空間分辨率和靈敏度，它在光纖通信、電力、土木及航天航空測量領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。其技術(shù)原理為激光器發(fā)出的線性掃頻光被分為兩束，其中一束被作為參考光，另一束作為測試光發(fā)射到待測光纖中，光纖中的瑞利散射反射光返回與參考光發(fā)生拍頻干涉。信號頻率大小與反射光的位置成線性關(guān)系，信號光譜的移動與該位置應(yīng)變、溫度的變化有關(guān)。其基本原理如下圖所示。圖1 OFDR

2、基本原理武漢雋龍科技股份有限公司自主研發(fā)的OCI-1500是國內(nèi)首款基于OFDR技術(shù)超高精度傳感設(shè)備，可實現(xiàn)200米測量范圍內(nèi)的空間分辨率小于20um，在分布式溫度應(yīng)變傳感中，空間分辨率則可達(dá)5mm，最高可實現(xiàn)傳感精度0.2/2。實驗過程中在長度為30cm，寬度為5cm的懸臂梁上布設(shè)聚酰亞胺涂層光纖，利用OCI-1500對信號進(jìn)行處理，測量懸臂梁上的應(yīng)變。光纖沿懸臂梁上下表面分別鋪設(shè)一段并形成回路，具體如圖2所示。圖2 懸臂梁光纖布設(shè)圖實驗開始時，用10、20、50、70、100、150、200g的砝碼按由小到大，再由大到小的順序?qū)冶哿哼M(jìn)行加載，并重復(fù)兩次。圖3為一次砝碼按由小到大順序加載試

3、驗中OCI-1500檢測到的懸臂梁各點的受力情況。由圖可知，不同荷載作用下，懸臂梁各點應(yīng)變呈線性分布，且以上下表面轉(zhuǎn)接處為中心，距離-應(yīng)變曲線均呈對稱分布。隨著荷載增大，曲線漸趨平滑，這主要是由于粘貼光纖時產(chǎn)生的殘余應(yīng)力影響減小，測量穩(wěn)定性提高所致。圖4及表1為兩次重復(fù)實驗中，懸臂梁變形量最大處測量到的應(yīng)變情況。從表及圖中可以看出，懸臂梁最大應(yīng)變與外界荷載呈線性關(guān)系，經(jīng)擬合R2=0.9998且同一荷載下，相同位置單次測量偏差極小，這說明設(shè)備測量重復(fù)性較好，測量穩(wěn)定性較高。圖3距離-應(yīng)變曲線表1 多次重復(fù)測量方差荷載重量/g第一次測量相對偏差/%第二次測量相對偏差/%200.02930.3797500.00990.7173700.01160.77041000.01060.02361500.00040.42252000.00280.0837圖4不同荷載下懸臂梁變形量最大處應(yīng)變簡單的懸臂梁應(yīng)變實驗說明了OCI-1500在分布式應(yīng)變傳感中優(yōu)異的檢測性能。在實際工程應(yīng)用場合，特別在電力、航天航空等對測量精度要求很高的領(lǐng)域中，OCI-1500最高可實現(xiàn)傳感精度0.2/2，這體現(xiàn)了OFDR在高精度