OFDR是目前最尖端的光纖傳感技術(shù)，具有分布式、超高空間分辨率和溫度應(yīng)變測(cè)量精度。昊衡科技致力于OFDR技術(shù)與應(yīng)用開(kāi)發(fā)，目前已推出多款商用OFDR光頻域反射儀。其中，OSI系列高精度分布式光纖傳感系統(tǒng)專用于光纖傳感測(cè)量領(lǐng)域，空間分辨率高達(dá)1mm，應(yīng)變測(cè)量精度為±1με，可以在一根光纖上同時(shí)測(cè)量成千上萬(wàn)傳感點(diǎn)。

本文講述法蘭盤應(yīng)變測(cè)量實(shí)例，在法蘭盤結(jié)構(gòu)件上布設(shè)一根光纖，采用OSI-S高精度分布式光纖傳感系統(tǒng)，演示如何通過(guò)一根光纖實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)件應(yīng)變場(chǎng)分布測(cè)量，并結(jié)合三維應(yīng)變場(chǎng)重構(gòu)軟件進(jìn)行直觀顯示。

試樣介紹

圍繞法蘭盤底部圓盤分布六根圓柱及中心圓柱支撐頂部圓盤，底部圓盤與支撐柱以焊接方式固死，頂部圓盤與支撐柱通過(guò)螺絲進(jìn)行連接。為制造應(yīng)變場(chǎng)的差異，將法蘭盤左側(cè)拆掉一根圓柱支撐，頂部圓盤右側(cè)設(shè)計(jì)了一片凹面。

圖1. 法蘭盤與三維應(yīng)變場(chǎng)重構(gòu)軟件

光纖布設(shè)

在頂部圓盤表面采用一根耐彎曲聚酰亞胺光纖沿圓盤圓環(huán)方向布設(shè)，并將光纖彎曲延伸布設(shè)到五根圓柱支撐上，使用502膠水固定。傳感光纖一端連接OSI-S高精度分布式光纖傳感系統(tǒng)的DUT接口，另一端熔接ERE尾端反射消除器進(jìn)行尾端處理。

測(cè)試過(guò)程

先慢慢擰緊法蘭盤中間螺絲，然后松開(kāi)，再按壓頂部圓盤局部位置，OSI-S高精度分布式光纖傳感系統(tǒng)全程實(shí)時(shí)測(cè)量法蘭盤圓盤表面和支撐的應(yīng)變分布。

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測(cè)試結(jié)果

整個(gè)加載過(guò)程最大應(yīng)變值約為±200με，OSI以50Hz的采樣率和±4με的測(cè)量精度，實(shí)時(shí)獲取整根光纖各時(shí)刻的應(yīng)變分布曲線，結(jié)合三維應(yīng)變場(chǎng)軟件重構(gòu)應(yīng)變場(chǎng)，并在實(shí)物圖上進(jìn)行直觀展示。應(yīng)變場(chǎng)的測(cè)試結(jié)果如下圖所示。

圖2. 螺絲擰緊過(guò)程的應(yīng)變分布

圖3. 螺絲松開(kāi)過(guò)程的應(yīng)變分布
圖4. 按壓局部位置的應(yīng)變分布

OFDR分布式光纖傳感技術(shù)能夠以mm級(jí)空間分辨率在一根光纖上同時(shí)測(cè)量成千上萬(wàn)傳感點(diǎn)，非常適合復(fù)雜結(jié)構(gòu)件和多種結(jié)構(gòu)件的應(yīng)變分布測(cè)量。結(jié)合三維應(yīng)變場(chǎng)軟件，還可以實(shí)時(shí)重構(gòu)應(yīng)變場(chǎng)，直觀顯示各時(shí)刻的應(yīng)變分布。