光纤光栅应变传感及扩大应变传感范围的技术研究的任务书.docx

光纤光栅应变传感及扩大应变传感范围的技术研究的任务书
一、背景
在实验室研究、工程施工和航空航天等领域中，应力场经常是安全和性能设计、控制和维护的基础。因此，测量和监测结构物的应变成为越来越重要的任务。现有的测量技术包括传统的应变计测量和光纤光栅传感技术。其中，应变计具有较高的精度和响应速度，但不适用于长期监测。而光纤光栅传感技术因其优点，如低损耗、高分辨率、抗电磁干扰等，在应变传感领域得到广泛应用。
然而，光纤光栅传感器的应变传感范围存在限制，如若要满足更广泛的应用需求，有必要研究光纤光栅应变传感及扩大应变传感范围的技术，提高其应变尺度和精度。因此，本文将介绍光纤光栅应变传感及扩大应变传感范围的技术研究任务。
二、研究目标
1.研究光纤光栅传感器的应变传感机理，理解应变的作用原理，最大限度地利用光纤光栅传感器的优点，提高应变传感量的精度和稳定性。
2.研究光纤光栅传感器的应变传感范围扩大技术，根据实际需求实现不同长度和精度的应变探头。
3.研究光纤光栅传感器与外部器件的互动，提高其对多种复杂环境的适应性。
4.开展光纤光栅传感器在不同工程场合的应用，建立基于光纤光栅传感器的应变测量系统，并测试其性能和稳定性。
三、研究内容
1.光纤光栅传感器的应变特性研究
（1）介绍应变传感器的原理和体制，分析不同尺度和精度的应变测量范围及其限制。
（2）研究不同环境下光纤光栅传感器的应变特性，如测量范围、灵敏度、信号响应和稳定性等。
2.光纤光栅传感器的应变传感范围扩大技术研究
（1）研究不同长度和精度的光纤光栅传感器应变探头的制备和测量。
（2）开发适用于不同应变传感需求的标准化探头。
（3）研究利用多种光栅技术和能量传输技术扩大应变传感范围的方法。
3.光纤光栅传感器与外部器件的互动研究
本研究内容包括光纤光栅传感器与温度、湿度等环境条件变化的互相作用、消除干扰信号、提高信噪比的策略等。
4.光纤光栅传感器在不同工程场合的应用研究
（1）建立基于光纤光栅传感器的应变测量系统。
（2）进行光纤光栅传感器的现场测试和性能分析。
（3）将该系统应用于实际工程中的应变场景，测量并分析应变场的变化及原因。
四、研究计划
1.第一年
（1）机理研究，确定应变测量参数。
（2）根据应变测量参数设计探头，制备探头。
2.第二年
（1）研究光纤光栅与外部器件的互相作用，并制定消除干扰的方案。
（2）测试并验证探头在实验室环境下可行性。
3.第三年
（1）将探头应用于实际工程建设中。
（2）建立能自动监测应变变化的系统。
（3）测试并分析获取的数据，根据数据提出结论和建议。
五、研究预期成果
1.研究光纤光栅传感器的应变特性及应变传感范围扩大技术，提高应变测量的精度和范围。
2.建立基于光纤光栅传感器的应变测量系统，为现代工程建设中的应变测量提供有效的技术支持。
3.对光纤光栅传感器在工程应变场景下的应用做出积极的示范，促进其在更广泛的范围内得到应用。
4.通过实验室及现场测试获得应变传感数据，并加以分析和处理，形成技术报告，为相应领域的工程项目提出建议。