FBG传感器应变监测温度效应分析.pdf

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1、第25卷第4期山东建筑大学学报生旦JlANZHUUNIVERSITYAug．2010文章编号：1673—7644(2010)04—0386—05FBG传感器应变监测温度效应分析周学军，马晓，路鹤(山东建筑大学土木工程学院，山东济南250101)摘要：光纤Bragg光栅(FBG)在土木工程健康监测中得到广泛应用。依据光纤光栅Bragg方程，从理论上分析了光纤光栅应变和温度传感的工作原理，阐述了光纤光栅应变和温度双参量共同作用时引起交叉敏感的物理机理；并结合济南奥体中心体育馆钢结构健康监测中应变监测的相关数据，分析了温度效应对应变测量的影响。结果表明：在应变测量中，温度场偏差是

2、影响应变测量误差的主要因素，温度补偿时温度场的选取要保证温度与应变传感器所处温度场一致，一阶温度灵敏度系数对Bragg中心波长漂移的影响几乎是应变灵敏度系数的10倍；但应变和温度的交叉敏感效应及其二阶项效应的影响一般可以忽略。关键词：光纤Bragg光栅(FBG)；应变测量；交叉敏感中图分类号：TU317文献标识码：AEficiencyanalysisofstrainmonitoringtemperatureofFBGsensorsZHOUXue-jun，MAXiao，LUHe(SchoolofCivilEngineering，ShandongJianzhuUniversit

3、y，Jinan250101，China)Abstract：ThefiberBragggrating(FBG)hasfoundwideandbetterapplicationinthecivilengineering．OnthebasisoftheFBGequation，theworkprinciplesoftheF33Gstrainandthetemperaturesensingareanalyzedtheoretically，andthephysicalmechanismiselaboratedofthecross—sensitivitycausedbythedouble

4、·parameterinteractionoftheFBGstrainandthetemperature．AndWiththerelateddataofstrainmonitoringofsteelstructurehealthmonitoringofJinanOlympicSportsCenterGymnasium，theeffecttothestrainmeasurementfromtemperatureeffectisanalyzed．Theresultsshowsthattemperaturefieldde—viationisthemainfactorofstrai

5、nmeasurementerrorsandtemperaturefieldmustbeselectedtoensurethattemperatureandstrainsensorsareconsistentwithtemperaturefield．Theeffectoffirst．ordertemper．aturesensitivitycoefficientstoBraggwavelengthdriftisalmost10timesbiggerthanthatofthestrain．However，cross·sensitivitystrainandtemperaturee

6、ffectsandsecondordereffectscangenerallybeig—nored．Keywords：fiberBragggrating(FB；strainmonitoring；CROSS—sensitivity0引言的传感测量，尤其是在土木工程健康监测领域中FBG传感器的应用已成为热点。这主要是它不仅具有光近年来，光纤Bragg光栅(FBG)作为一种新型传纤传感器尺寸小、重量轻、重复性好、灵敏度高、传输感检测元件得到迅速发展，被广泛应用于各种条件下距离远等诸多优点，而且，因其是一种对波长直接绝收稿日期：2010—04—02基金项目：山东省科技计划项目(20

7、07GG10008001)；2007年山东省信息产业专项基金项目作者简介：周学军(1965一)，男，山东菏泽人，博士，教授，主要从事钢结构基本理论与空间钢结构研究．E-mail：xuejunzhou@126．con4FBG传感器应变监测对编码的波长调制型传感器，从而克服了强度调制型数，即与温度、应变都有关的量。传感器易受线路损耗和光源输出功率波动干扰的弱在长期的实际监测中，FBG往往受温度、应力同点，测量精度较高；另外，FBG传感器与普通光纤具有时作用，而考虑到温度和应力的变化有限，计算中常天然的兼容性，插入损耗低