光纖琺珀傳感器在金屬應(yīng)變測試中熱效應(yīng)補償方法研究.pdf

1、氣動力測量天平是一種金屬材質(zhì)的基于應(yīng)變傳感器來獲取應(yīng)變信息的高精密傳感裝置，該裝置需要在高溫高壓、強電磁干擾等復(fù)雜環(huán)境中工作，而且對測量精度要求極高。光纖傳感技術(shù)經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展而日益成熟，光纖琺珀傳感器也憑借結(jié)構(gòu)緊湊，靈敏度高，能在極其復(fù)雜的環(huán)境下正常工作等優(yōu)點成為氣動力測量天平的重要傳感元件。但是光纖琺珀傳感器在測量應(yīng)力的變化時也會受到金屬基底熱膨脹及溫度漂移等干擾因素的影響，這些影響會造成氣動力測量天平測量結(jié)果不精確。如何消除光纖

2、琺珀傳感器在氣動力測量天平應(yīng)用過程中的熱效應(yīng)影響，成為空氣動力學(xué)研究中的一個亟待解決的瓶頸問題。
　　本文以光纖琺珀傳感器為研究對象，以該類型傳感器在與氣動力測量天平相同的金屬材質(zhì)制作的懸臂梁上的安裝與應(yīng)變測量為主要內(nèi)容。詳細(xì)闡述了光纖琺珀傳感器的工作原理，重點針對光纖琺珀傳感器在金屬基底應(yīng)力測量過程中遇到的溫度與應(yīng)力交叉敏感問題進行深入研究，探索并驗證了多種消除熱效應(yīng)的方法。
　　（1）本文驗證了三種常用的光纖琺珀傳感器溫

3、度補償方法，并提出了一種新型的雙光纖琺珀并聯(lián)溫度補償方案，該方案將兩支光纖琺珀傳感器分別安裝在一個新穎的包含一個參考臂，一個測量臂的片狀結(jié)構(gòu)上。該方法便于貼片安裝，簡單實用。經(jīng)現(xiàn)場試驗，該方法溫度補償效果良好，滿足工程應(yīng)用要求。
　　（2）本文改進了常用的光纖琺珀傳感器的制作方法，利用ANSYS有限元軟件對熱效應(yīng)得到完全補償?shù)那闆r進行了仿真，并且提出了兩種具有溫度自動補償功能的傳感器設(shè)計與制作的方法。一種是光纖-金屬型開放式光纖琺