大連理工成功研制出溫度系數(shù)可調(diào)的高靈敏度光纖應(yīng)變傳感器

　　近日，大連理工大學(xué)黃輝教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)明了一種“溫度系數(shù)可調(diào)的高靈敏度光纖應(yīng)變傳感器”。與現(xiàn)有主流產(chǎn)品――光纖光柵應(yīng)變傳感器相比，靈敏度提高了一百多倍，特別是可以補(bǔ)償各種被測(cè)物的熱膨脹，消除因環(huán)境溫度變化導(dǎo)致的測(cè)量誤差。該成果以 “一種具有可調(diào)溫度系數(shù)的高靈敏度光纖應(yīng)變傳感器--用于溫度補(bǔ)償測(cè)試”為題，發(fā)表于《科學(xué)通報(bào)》期刊。

　　傳感器被認(rèn)為是繼集成電路芯片之后的又一重大產(chǎn)業(yè)。與電學(xué)傳感器相比，光纖傳感器適用于易燃易爆、以及電磁干擾等苛刻環(huán)境中。但由于材料的熱脹冷縮天性，光纖傳感器對(duì)溫度很敏感(如光纖光柵也可用于檢測(cè)溫度變化)、溫度干擾大；同時(shí)，被測(cè)物自身的熱膨脹也會(huì)帶來(lái)測(cè)量誤差，并且對(duì)于不同材質(zhì)的被測(cè)物(如混泥土、鋼、鋁等)，其熱膨脹系數(shù)差異很大，這使得溫度干擾更為復(fù)雜。因此，當(dāng)外力和溫度共同變化時(shí)(二者都可以產(chǎn)生應(yīng)變)，如何消除環(huán)境溫度變化的影響，從而精確測(cè)定外力所產(chǎn)生的應(yīng)變和應(yīng)力，是長(zhǎng)期困擾業(yè)界的難題。

　　黃輝團(tuán)隊(duì)發(fā)明的光纖應(yīng)變傳感器，由應(yīng)變膜、光纖準(zhǔn)直器、以及傳動(dòng)桿構(gòu)成。其中，傳動(dòng)桿采用旋鈕結(jié)構(gòu)――由兩種不同熱膨脹系數(shù)的螺帽與螺絲構(gòu)成，因此可以在大范圍內(nèi)精確調(diào)節(jié)傳動(dòng)桿的熱膨脹系數(shù)，從而抵消各種被測(cè)物的熱膨脹影響。此外，通過(guò)采用光纖準(zhǔn)直器來(lái)接收應(yīng)變膜反射的光束，大幅提高了檢測(cè)靈敏度。所研制的光纖傳感器，檢測(cè)范圍達(dá)到1.1×103 με，檢測(cè)極限為5.7×10?3 με， 最高工作頻率為1.18 KHz，溫度系數(shù)調(diào)節(jié)范圍 ?0.15～ +0.19 dB/°C。