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二维倾斜角和温度同时测量的光纤光栅传感器

包华龙  董新永  赵春柳  金尚钟  张在宣  
【摘要】:提出并报道了一种新颖的钟摆式光纤光栅(FBG)倾斜角传感结构,摆杆采用直径相同但材料不同的圆柱体对接而成,FBG沿着轴向粘贴在摆杆结合部,且使结合部两侧的光栅长度基本相同,摆杆下端固定一定质量的重物,在倾斜角和温度发生变化时,由于两种圆柱体材料的杨氏模量和热膨胀系数不同,上下两半FBG的反射波长对倾斜角和温度的响应不同。通过监测一个FBG的两个反射波长的变化,可实现对一维方向上的倾斜角和温度的同时测量,因此,将两个FBG间隔四分之一圆周平行粘贴在摆杆上,可实现二维倾斜角和温度的同时测量。实验在0°到40°范围内测得该传感器的最大倾斜角灵敏度为0.074nm/°,温度灵敏度为0.021nm/°C,倾斜角测量的精度为0.18°,实验结果与理论分析基本一致。

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