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基于串联参考光纤光栅法实现应变(应力)测量的温度修正 1.引言 光纤光栅作为一种高灵敏度、高精度的光纤传感器,在应变测量、温度测量、压力测量等领域得到广泛应用。而基于串联参考光纤光栅法的应变(应力)测量方法,能够实现高精度的测量,但同时也受到温度变化的影响,导致测量误差加大。因此,在实际应用中,需要对测量结果进行修正。 2.串联参考光纤光栅法应变(应力)测量原理 串联参考光纤光栅法应变(应力)测量原理是基于两个光纤光栅传感器串联而成,其中一个光栅光纤作为参考光纤,另一个光纤光栅则是待测光栅光纤,当该光纤光栅处于一定的应变(应力)情况下,其对于光的衍射特性会发生变化,从而引起信号变化。通过对于这种信号变化进行分析处理,即可得到光纤光栅的应变(应力)值。 3.串联参考光纤光栅法温度补偿方法 串联参考光纤光栅法在测量应变(应力)时,不仅受到应变(应力)的影响,同时也受到温度变化的影响,导致测量误差加大。因此,在实际应用中需要对测量结果进行修正。 (1)双参考光纤光栅法 双参考光纤光栅法是一种常用的温度补偿方法,能够通过将多个光纤光栅串联,并且用温度不同的光纤光栅作为参考光纤来实现温度补偿。具体地说,使用两个参考光纤光栅,一个参考光栅的环境温度固定,另一个参考光栅的环境温度变化与待测光纤光栅相同,用两个参考光栅的信号进行比较,通过差分的方法进行温度补偿。 (2)温补方程法 温补方程法是通过分析光纤光栅的温度特性,建立温补方程对测量结果进行补偿。具体地说,通过将光纤光栅浸入不同温度的油浴中进行测试,得到不同温度下的应变(应力)值和传感器长度的变化值,然后借助多项式函数构建温度补偿方程,通过方程对测量结果进行修正。 (3)相关系数法 相关系数法是通过对光纤光栅信号的自相关系数进行分析,找到温度变化和传感器长度变化对光纤光栅信号的影响,建立相应的修正方程对测量结果进行补偿。与温补方程法不同的是,相关系数法不需要预先测量材料参数,因此更便于实际应用。 4.结论 串联参考光纤光栅法应变(应力)测量方法在实际应用中,由于温度的变化需进行温度修正。常用的温度补偿方法包括:双参考光纤光栅法、温补方程法和相关系数法等。每种方法的有效性和适用性因实际应用条件而异,需要根据具体情况进行选择。