光纖光柵應變計以0.0005%FS精度終結工業(yè)強干擾場景的測量失效
在現(xiàn)代工程結構健康監(jiān)測和精密機械控制領域，對微小形變的精確測量需求日益增長。傳統(tǒng)電阻式應變計雖然應用廣泛，但在極端環(huán)境下存在局限性�；诠饫w傳感技術的應變計因其高靈敏度、抗電磁干擾能力強及長期穩(wěn)定性好等優(yōu)點，成為實現(xiàn)高精度測量的新選擇。本文將探討其設計思路與性能優(yōu)化策略。
一、光纖傳感技術基礎
光纖傳感利用光信號在光纖中傳輸時的變化來檢測外界物理量。當光纖受到拉伸或壓縮時，光纖內(nèi)部的折射率會發(fā)生改變，導致通過其中的光信號相位、強度或波長發(fā)生變化。通過解調(diào)這些變化，可以精確地計算出施加的應變量。
光纖布拉格光柵（FBG）傳感器
FBG是目前最常用的光纖應變傳感器之一。它通過在光纖內(nèi)刻寫周期性光柵結構，使得特定波長的光被反射回來。當光纖發(fā)生應變時，光柵周期變化引起反射波長偏移，從而實現(xiàn)對應變的測量。
二、高精度測量用應變計的設計要點
1. 材料選擇與封裝工藝
為了確保傳感器在復雜環(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?shù)姆庋b技術保護光纖免受外界因素影響。
2. 傳感器布局優(yōu)化
根據(jù)實際應用場景合理布置多個FBG傳感器，形成分布式傳感網(wǎng)絡，能夠全面覆蓋待測區(qū)域，提高整體測量精度。
三、性能優(yōu)化策略
1. 溫度補償機制
溫度變化會對光纖應變計產(chǎn)生額外的應力效應，造成測量誤差。引入雙FBG結構或結合其他類型的溫度傳感器進行實時校正，可有效消除這一影響。
2. 數(shù)據(jù)處理算法改進
利用先進的信號處理算法如小波變換、神經(jīng)網(wǎng)絡等，從原始數(shù)據(jù)中提取有用信息，抑制噪聲干擾，進一步提升測量分辨率。
