OFDR是目前最尖端的光纤传感技术,具有分布式、超高空间分辨率和温度应变测量精度。昊衡科技致力于OFDR技术与应用开发,目前已推出多款商用OFDR光频域反射仪。其中,OSI系列高精度分布式光纤传感系统专用于光纤传感测量领域,空间分辨率高达1mm,应变测量精度为±1με,可以在一根光纤上同时测量成千上万传感点。

本文讲述法兰盘应变测量实例,在法兰盘结构件上布设一根光纤,采用OSI-S高精度分布式光纤传感系统,演示如何通过一根光纤实现结构件应变场分布测量,并结合三维应变场重构软件进行直观显示。

试样介绍:

围绕法兰盘底部圆盘分布六根圆柱及中心圆柱支撑顶部圆盘,底部圆盘与支撑柱以焊接方式固死,顶部圆盘与支撑柱通过螺丝进行连接。为制造应变场的差异,将法兰盘左侧拆掉一根圆柱支撑,顶部圆盘右侧设计了一片凹面。

法兰盘与三维应变场重构软件
图1. 法兰盘与三维应变场重构软件

光纤布设:

在顶部圆盘表面采用一根耐弯曲聚酰亚胺光纤沿圆盘圆环方向布设,并将光纤弯曲延伸布设到五根圆柱支撑上,使用502胶水固定。传感光纤一端连接OSI高精度分布式光纤传感系统的DUT接口,另一端熔接ERE尾端反射消除器进行尾端处理。

测试过程:

先慢慢拧紧法兰盘中间螺丝,然后松开,再按压顶部圆盘局部位置,OSI高精度分布式光纤传感系统全程实时测量法兰盘圆盘表面和支撑的应变分布。

测试结果:

整个加载过程的最大应变值约为±200με,OSI以50Hz的采样率和±4με的测量精度,实时获取整根光纤各时刻的应变分布曲线,结合三维应变场软件重构应变场,并在实物图上进行直观展示。应变场的测试结果如下图所示

螺丝拧紧过程的应变分布
图2. 螺丝拧紧过程的应变分布

螺丝松开过程的应变分布
图3. 螺丝松开过程的应变分布

按压局部位置的应变分布
图4. 按压局部位置的应变分布

OFDR分布式光纤传感技术能够以mm级空间分辨率在一根光纤上同时测量成千上万传感点,非常适合复杂结构件和多种结构件的应变分布测量。结合三维应变场软件,还可以实时重构应变场,直观显示各时刻的应变分布。


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