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表面粘贴式FBG传感器应变传递分析吴入军;郑百林【摘要】6层光纤布拉格光栅传感器由光纤、保护层、粘结层、衬底、外粘结层、基体组成,基体与光纤不直接接触,所以测量精度取决于光纤和基体之间的粘结特性.提出基体到光纤应变传递的函数模型,然后利用有限单元法验证函数模型的正确性,最后,基于该函数讨论中间层参数对平均应变传递率的影响.文中的分析结果满足FBG传感器测量精度要求.【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2016(000)008【总页数】4页(P14-17)【关键词】光纤布拉格光栅传感器;表面粘贴;应变传递;基体【作者】吴入军;郑百林【作者单位】上海电机学院机械学院,上海201306;同济大学应用力学研究所,上海200092;同济大学应用力学研究所,上海200092【正文语种】中文【中图分类】TP212光纤布拉格光栅(FBG)传感器具有体积小、精度高、抗电磁干扰等优点，应用广泛。
光纤在实际测量时需要封装保护，因此光纤与被测物体不直接接触，测量应变不是结构的实际应变，因此研究光纤应变和基体应变之间的关系具有重要的意义[1]。
F. Ansari等[2]假定光纤中心处的应变和基体应变相同，从而得到FBG传感器的轴向应变分布规律。
G. Duck等[3]针对无限长FBG传感器，利用傅里叶变换得到了FBG传感器的应变分布，并针对不同波长进行了分析。
周智等[4]同样在假定光纤中心处的应变与基体应变相同的情况下，得出了研究结果。
郭伟等[5]假定了层间剪应力平衡建立了应变传递方程。
梁德志等[6]利用有限元方法验证了基体应变与测量应变并不相同。
常新龙等[7]对聚合物封装的FBG传感器进行了线粘弹性分析，建立随时间变化的应变传递理论。
周建华[8]针对埋入式FBG传感器进行了全面的实验研究。
Q. B. Wang等[9]对表面式FBG传感器进行了研究。
S. C. Her和C. Y. Huang[10]详细研究了保护层对表面粘贴式FBG传感器应变传递的影响。
摘要光纤光栅作为近几十年来快速发展起来的新型光电子无源器件，在光纤通信和光纤传感领域得到广泛应用。
由于它具有体积小、灵活、无源、波长选择性好、带宽范围大、附加损耗小、极化不敏感、不受非线性效应影响、易与光纤系统连接以及偏振相关小等诸多优点，是一种应用前景非常广的光电子无源器件。
本论文对光纤光栅的发展、基本原理进行了详细介绍。
列举了几种光纤光栅的理论分析方法，并对耦合模理论和传输矩阵法进行了深入探讨。
还对光纤光栅的各种制作方法进行了比较，总结出它们的优缺点。
最后列举了一些光纤光栅的应用。
关键词：非均匀光纤光栅;耦合模理论;传输矩阵法;逐点写入法;光纤光栅传感器ABSTRACTThe fiber grating is a kind of new optoelectronic of passive components, which was quickly developed and widely applied in the areas of optical fiber communication and optical fiber sensing in recent decades. Optical fiber grating has many unique features, such as little size, light weight, flexible, passive, wavelength selective, wide bandwidth, small dissipation, polarization insensitive, unaffected by nonlinear effect and easy to connect with fiber optic system etc., which is one kind of optical passive components which has wide application prospects.This article details the development of fiber grating,the basic principle.And lists several theoretical analysis methods.It also studies coupled-mode theory and transfer matrix method deeply.It compares various production methods of fiber grating,and summarizes their advantages and disadvantages.At the last,the article lists a number of applications of the fiber grating.Keywords:Non-uniform fiber grating;Coupled-mode theory;Transfer matrix method;Point by point writing method;Fiber grating sensor目录摘要 (I)ABSTRACT (I)1、绪论 02、光纤光栅的基本原理 (2)2.1 光纤光栅 (2)2.2 光纤光栅谱 (4)2.3 非均匀光纤光栅 (4)3、光纤光栅理论的分析方法 (6)3.1 耦合模理论 (6)3.2 传输矩阵法 (10)4、光纤光栅的制作方法 (11)4.1 纵向驻波干涉法 (11)4.2 相位掩膜法 (12)4.3 振幅掩模法 (13)4.4CO激光逐点写入法 (13)25、光纤光栅的应用 (15)5.1光纤激光器 (16)5.2半导体激光波长选择与稳定器 (16)5.3光纤放大器增益平坦化器件 (16)5.4色散补偿与脉冲压缩 (17)5.5光纤光栅在光通信中的其他应用] (18)5.6光纤光栅传感器 (18)6、总结...........................................................................................错误!未定义书签。
粘贴式光纤光栅传感器胶粘剂的选择李 煦1，贾丽杰2，李 嘉1（1.北京航空航天大学材料科学与工程学院，北京市 100191;2.上海飞机制造有限公司，上海市200436）摘要：胶黏剂粘贴效果的好坏严重影响光纤光栅探测基体应变时的准确性。
本文针对碳纤维复合材料，通过一系列实验分析评价了三种环氧型胶黏剂粘贴光纤布拉格光栅传感器时的粘贴效果及应变测量的准确性。
首先，在相同粘贴条件下，对试样进行了拉伸试验，通过与应变片数据对比，分析不同胶黏剂对光纤光栅测量准确性的影响。
其次，对试样进行弯曲蠕变试验，分析材料在恒定力的作用下不同胶黏剂粘贴稳定性的好坏。
最后通过建立有限元模型，模拟并计算不同粘接层弹性模量下的应变传递效率，进一步验证实验结果，最终选择出了用于光纤布拉格光栅粘贴的最佳胶粘剂Epo-tek353ND。
关键词：光纤布拉格光栅 (FBG)；胶黏剂；有限元法（FEM）；应变传递效率The Selection of Adhesive Used in Pasted Fiber Bragg GratingSensorLI Xu1, JIA Lijie2, LI Jia1(1. School of Material Science and Engineering, Beihang University, Beijing, 100191,China;2. Shanghai Aircraft Manufacture Co., Ltd., No.3115, Changzhong Road, Zhabei District, Shanghai,200436,China)Abstract: The bond quality of adhesive affects the accuracy of result when we use FBG in detecting the strain. Based on the carbon fiber composite ,we conduct a series of experiments to evaluate the strain transfer efficiency of three epoxy adhesive . Firstly ,we conduct tensile tests under different loads and analyse the influence of adhesive to the data getting from FBG. Next we carry out the flexural creep test ,so we can study the stability of adhesive under the constant force. Finally ,the finite element model is established for detecting the effect of the modulus of adhesive layer on the Strain transfer efficiency and verifying test results.Then the best adhesive we select for FBG is Epo-tek353ND.Keywords:fiber bragg grating(FBG), adhesive, finite element method(FEM), strain transfer efficiency1 引言最近几年结构性健康监测在研究领域和发展领域引起了广泛的关注[1]。
《光纤光栅温度应变解调仪研究》篇一一、引言随着现代科技的发展，光纤光栅传感器在各种物理量测量中得到了广泛的应用。
其中，光纤光栅温度应变解调仪作为光纤光栅传感器的重要部分，其性能的优劣直接影响到测量结果的准确性和可靠性。
因此，对光纤光栅温度应变解调仪的研究具有重要意义。
本文将就光纤光栅温度应变解调仪的工作原理、设计方法、实验结果以及未来发展进行详细的阐述和分析。
二、光纤光栅温度应变解调仪的工作原理光纤光栅温度应变解调仪主要利用光纤光栅的传感特性，通过对外界温度和应变的敏感响应，将物理量的变化转化为光信号的变化，再通过解调仪进行信号处理和解析，最终得到温度和应变的数值。
其工作原理主要包括光栅传感原理、光信号传输原理以及解调原理等。
三、光纤光栅温度应变解调仪的设计方法光纤光栅温度应变解调仪的设计需要考虑到多个方面，包括光源的选择、光纤光栅的制备、解调算法的设计以及硬件电路的布局等。
设计时需确保系统具有高灵敏度、高分辨率、高稳定性和良好的抗干扰能力。
具体设计步骤如下：1. 光源选择：选择合适的光源是确保系统性能的关键。
通常选择稳定可靠、光谱宽度可调的激光器作为光源。
2. 光纤光栅制备：光纤光栅的制备对系统性能有着重要的影响。
需要选择合适的材料和工艺，制备出高质量的光纤光栅。
3. 解调算法设计：解调算法是光纤光栅温度应变解调仪的核心部分。
需要根据光纤光栅的传感特性和实际需求，设计出合适的解调算法。
4. 硬件电路布局：硬件电路的布局需要考虑到系统的稳定性和抗干扰能力。
需要合理布局电路，确保系统能够稳定可靠地工作。
四、实验结果与分析通过实验验证了光纤光栅温度应变解调仪的性能。
实验结果表明，该解调仪具有高灵敏度、高分辨率和高稳定性等优点，能够准确地测量温度和应变的变化。
同时，该解调仪还具有良好的抗干扰能力，能够在复杂的环境下稳定工作。
此外，通过对不同类型的光纤光栅进行测试，验证了该解调仪的通用性和适用性。
五、未来发展随着科技的不断进步，光纤光栅温度应变解调仪的应用领域将会越来越广泛。
实验二 光纤光栅动态应变测试实验一、实验目的当简支梁受外载荷情况下，学会用光纤光栅传感器测量其表面某点的应变，加深对光纤光栅动态应变测试的理解。
在实验过程中采集数据，分析并处理数据，并做时域分析。
二、实验设备WS-ZHT2型振动综合教学实验台光纤光栅解调仪光纤光栅焊接机光纤布拉格光栅（FBG ）三、实验原理在材料力学中，由梁弯曲变形的基本公式得：zy =I M σ （1） 矩形截面，惯性矩3z b h I =12（2） 由胡克定律可知：=E σε （3）注：45号钢弹性模量E=209Gpa应力应变引起光栅布拉格波长漂移可以由下式给予描述：()Δεk ΔεPe 1λεΔλεB B =-= （4）式中，Pe 为光纤的弹光系数，εk 为应变ε引起的波长变化的灵敏度系数。
对于带有中心反射波长B λ， 的典型的石英光纤，轴向应变ε和波长漂移B Δλ有如下关系：B Δλ/B λ=0.78ε （5）说明：1nm=103pm 1pm ≈1με四、实验内容与步骤1 测量出简支梁的长宽高以及所测点在的位置，根据公式（1）、（2）、（3），给出在激励F 作用下所测点对应的应变该变量ε，即F 与ε的关系。
2 在静载荷下采集波长，求得波长的平均值0λ3 在同一频率下分别施加F1、F2、F3，分别采集所对应的波长13λλλ、2、，求出波长变化量13λλλ∆∆∆、2、（0=-λλλ∆），然后分别代入（5）式中计算得应变13εεε、2、 3 每一实验小组分别选三个频率，分别在每个频率下施加F1、F2、F3，通过采样、计算后得到应变13εεε、2、。
4 绘出时域上的应变图，进行频谱分析，观察频谱图中频率大小是否与实验中所给频率大小相同，分析时域图中应变变化与力的变化的关系，从而判断实验与理论是否吻合。
五、实验报告要求1 从理论上推导外载荷F 与应变ε之间的关系2 先在静态下求出波长平均值0λ，通过加外载荷实验得到的波长λ，算出变化量λ∆，再转化成应变ε，用EXCEL 或MATLAB 绘制时域图，并分析图形走势3 频谱分析，试着从频谱上观察振动频率，振动幅值。
光纤光栅传感器实验一、实验目的1. 了解和掌握光纤光栅的基本特性；2. 了解和掌握光纤光栅传感器的基本结构、基本原理；3. 光纤光栅传感测量的基本方法和原理。
二、实验原理光纤光栅是近年来问世的一种特殊形式的光纤芯内波导型光栅，它具有极为丰富的频谱特性，在光纤传感、光纤通信等高新技术领域已经展示出极为重要的应用。
特别是在用于光纤传感时，由于其传感机构（光栅）在光纤内部，且它属于波长编码类型，不同于普通光纤传感的强度型，因而具有其他技术无法与之相比的一系列优异特性，如防爆、抗电干扰、抗辐射、抗腐蚀、耐高温、寿命长、可防光强变化对测量结果的影响、体积小、重量轻、灵活方便，特别能在恶劣环境下使用。
光纤光栅传感器可集信息的传感与信息的传输于一体，它极易促成光纤系统的全光纤化、微型化、集成化以及网络化等等，因此光纤光栅传感技术一经提出，便很快受到青睐，并作为一门新兴传感技术迅猛崛起。
1. 光纤光栅及其基本特性光纤光栅的基本结构如图1－1所示。
它是利用光纤材料的光折变效应，用紫外激光向光纤纤芯内由侧面写入,形成折射率周期变化的光栅结构，这种光栅称之为布喇格（Bragg ）光纤光栅。
这种折射率周期变化的Bragg 光纤光栅满足下面相位匹配条件时，入射光将被反射：Λ=eff B n 2λ (1)式中B λ 为Bragg 波长（即光栅的反射波长），为光栅周期，eff n 为光纤材料的有效折射率。
如果光纤光栅的长度为L ,由耦合波方程可以计算出反射率R 为： 附图1－1 光纤光栅示意图布喇格光纤光栅 纤芯入射光反射光光纤包层()R A A sL s sL sLr i ==+002222222()sinh cosh (/)sinh *κκβ∆图1－2 显示了两条不同反射率的布喇格光纤光栅反射谱，附图1－3为实际的一个布喇格光纤光栅反射谱和透射谱。
其峰值反射率m R 为:⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡Λ∆=eff m n nL R 2tanh 2π (2) 反射的半值全宽度（FWHM ）,即反射谱的线宽值22⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆+⎪⎭⎫ ⎝⎛Λ=∆eff B B n n L λλ (3) （1）式中，,eff n Λ是温度T 和轴向应变ε的函数，因此布喇格波长的相对变化量可以写成：/()(1)B a T Pe λλξε=++- (4)其中a 、ξ分别是光纤的热膨胀系数和热光系数，；Pe 是有效光弹系数，大约为0.22。
光纤光栅温度传感器原理及应用嘿，朋友们！今天咱来聊聊光纤光栅温度传感器，这玩意儿可神奇啦！你看啊，这光纤光栅温度传感器就像是一个超级敏感的小侦探。
它是咋工作的呢？简单来说，就是利用了光纤光栅对温度变化特别敏感的特性。
就好比人对自己喜欢的东西特别在意一样，温度一变，它立马就能察觉到。
想象一下，在一些高温或者低温的环境里，普通的传感器可能就有点扛不住啦，但光纤光栅温度传感器可不一样，它就像个顽强的小强，啥恶劣环境都能应对自如。
它能在各种复杂的场景中准确地测量温度，是不是很厉害？那它都能用在啥地方呢？这可多了去了！比如说在工业领域，那些大型的机器设备运行的时候，温度可是个关键指标啊，有了它就能随时监控温度，确保设备正常运行，这就像给机器请了个专门的健康顾问。
还有啊，在一些科研实验中，要求温度测量得特别精确，这时候光纤光栅温度传感器就派上大用场了，它能提供超级准确的数据，帮助科学家们取得更好的研究成果，那可真是功不可没呀！在日常生活中，它也能发挥作用呢。
比如说在一些特殊的场合，像博物馆啊，对温度要求很高，它就能帮忙把温度控制得恰到好处，保护那些珍贵的文物。
它就像是一个默默守护的卫士，不声不响地做着重要的工作。
而且啊，它还有个很大的优点，就是不容易受到干扰。
不像有些传感器，稍微有点干扰就不准确了。
它可稳定啦，就像一座稳稳的山。
咱再来说说它的安装和使用。
其实也不难啦，只要按照说明书一步一步来，一般人也能搞定。
不过可得细心点哦，毕竟这是个高科技的玩意儿。
总之呢，光纤光栅温度传感器真的是个很了不起的发明。
它让我们对温度的测量和控制变得更加容易和准确。
有了它，我们的生活和工作都变得更加安全和可靠啦！它就像一把神奇的钥匙，打开了温度测量的新世界大门，让我们能更好地了解和掌控周围的世界。
难道不是吗？。
一、实验目的本次实验旨在了解光纤光栅传感技术的基本原理、工作过程以及其在实际应用中的重要性。
通过实验，掌握光纤光栅传感器的制作方法、传感特性以及传感信号的处理技术，为后续研究光纤光栅传感器在相关领域的应用打下基础。
二、实验原理光纤光栅传感器是一种基于光纤布拉格光栅（FBG）原理的新型传感器。
当外界物理量（如温度、应变、压力等）作用于光纤光栅时，光栅的布拉格波长会发生相应的变化，从而实现物理量的测量。
三、实验仪器与材料1. 光纤光栅传感器实验装置2. 光纤光谱分析仪3. 恒温水浴箱4. 拉伸机5. 氧化铝薄膜四、实验步骤1. 光纤光栅传感器的制作（1）将一根单模光纤切割成一定长度，并利用氧化铝薄膜对光纤进行腐蚀，形成光纤光栅。
（2）将制作好的光纤光栅固定在实验装置上，并进行封装。
2. 温度传感实验（1）将光纤光栅传感器放入恒温水浴箱中，分别设置不同的温度，记录光纤光谱分析仪输出的布拉格波长。
（2）分析温度与布拉格波长之间的关系，绘制温度-波长曲线。
3. 应变传感实验（1）将光纤光栅传感器连接到拉伸机上，施加不同大小的应变，记录光纤光谱分析仪输出的布拉格波长。
（2）分析应变与布拉格波长之间的关系，绘制应变-波长曲线。
五、实验结果与分析1. 温度传感实验实验结果显示，随着温度的升高，光纤光栅传感器的布拉格波长发生蓝移，且蓝移量与温度呈线性关系。
通过拟合曲线，得到温度-波长关系式：$$\Delta\lambda = aT + b$$其中，$\Delta\lambda$为布拉格波长变化量，$T$为温度，$a$和$b$为拟合参数。
2. 应变传感实验实验结果显示，随着应变的增大，光纤光栅传感器的布拉格波长发生红移，且红移量与应变呈线性关系。
通过拟合曲线，得到应变-波长关系式：$$\Delta\lambda = c\epsilon + d$$其中，$\Delta\lambda$为布拉格波长变化量，$\epsilon$为应变，$c$和$d$为拟合参数。
第31卷第4期 传感技术学报Vol.31 No.42018 $ 4 %CHINESE JOURNAL OF SENSORS AND ACTUATORS Apr. 2018Strain Transfer Mechanism Analysis and Experimental Study ofSurface Bonded Fiber Bragg grating Sensor*SU Chenhui,ZHANG Lei,SUI Qingmei,ZHANG Faye, YANG XuChang,JIANG Mingshun"School of Control science and E n g i'e rin g,Shandong University ,Jinan250061, China)A b stra ct：Filler Bragg grating strain sensor encapsulated in metal substrate,which has the charact linearity,good repeatability and easy calibration.In application,the accuracy o f the measurement properties of the adhesive due to the non-direct contact between the fiber and the matrix. analysis of tlie mechanism of FBG strain perception.Based on the mechanical simulation,the metal designed.A fo u r layer strain transfer simulation model including fiber Bragg grating，shell，viscose layer and matrixis established.The FBG strain sensor is made and the strain test is carried out with the cantilev experimental results are obtained and the error of the simulation calculation is within 0.5%.K ey words：FBG strain sensor；substrate encapsulation%strain transfer；cantilever beamE E A C C:72A0E;7210;4125 d o i:10F969/j.issn.l004-1699.2018.04.004表面粘贴式光纤光栅传感器的应变传递机理分析与实验研究*苏晨辉，张雷，隋青美，张法业，杨绪昌，姜明顺*(山东大学控制科学与工程学院，济南250061)主商要：金属基底封装的光纤光栅应变传感器具有线性度高、重复性好、易标定等特点，在应用中由于光纤与基体不直接接触，测量的精度取决于粘结胶的特性。
在分析FBG应变感知机理的基础上，基于力学仿真设计了金属基底结构，并建立了包含光纤光栅-壳体-粘胶层-基体的四层应变传递仿真模型，制作并利用悬臂梁进行了应变测试，取得了良好的实验结果且与仿真计算误差在0.5%以内。
关键词：FBG应变传感器;基底封装;应变传递;悬臂梁中图分类号:T P212 文献标识码:A文章编号：1004-1699 (2018 #04-0513-05光纤光栅FBG(Fiber Bragg Grating)传感器由于 其不受电磁干扰、稳定性好、精度高、易组网等特点，应用于桥梁、大坝、电力及航空航天等结构健康检测 领域[1]。
基底封装是F B G应变传感器设计的典型形 式，该形式封装的传感器具有可标定、易批量、线性度 高、寿命长等特点[2]。
但待测表面的应变需经由粘接 胶、基底、F B G多层的传递，同时不同胶粘剂的厚度、杨氏模量等对应变的检测存在直接的影响，因此如何 辨识实际应用中基底封装式F B G应变传感器的传递 效率是实现结构应变精确检测的前提[3]。
研究表面粘贴式真实应变与F B G实测应变之间的传递关系一直是国内外学者的研究重点。
吴人 军[4]建立了光纤-保护层-粘结层-衬底-粘结层- 基体的6层光纤应变传递的函数模型，基于该模型 讨论中间层数对应变传递率的影响，经过仿真得到 数值解和理论解存在一定误差;Zhao等[5]基于有涂 覆层的F B G建立了纤芯-涂覆层-粘结层-基体的4 层应变传递模型，研究了涂覆层物理参数和粘结层物理参数对平均应变传递率的影响;孙阳阳[6]研究 了去除涂覆层的F B G的应变传递规律，建立了纤芯 层-粘结层-基体层的3层应变传递模型，并通过实 验验证与理论模型计算值也存在一定的误差。
光纤项目来源：国家自然科学基金项目（41472260);山东省自然科学基金项目（2014ZRE27372，ZR2017PEE023);山东大学基本科研业务费交叉培育专项项目（2016JC012);山东大学青年学者未来计划项目（2016W1LH30)收稿日（：2017-10-25 修改日（：2017-12-07514传感技术学报www 第31卷光栅的与光纤的弹模量一般是一个定值，所以影响应变传递率的主要因素是 的与胶体的特性及粘贴面积。
文在分析F B G 应变感知的基础上，通过力学性能仿真设计了金属基 ，并用悬了应变测试，实验结果与仿真分析基本吻合。
1金属基底表面粘贴式传感器的设计1.1FBG 应变感知机理F BG 作为传感器时，宽带光进入光纤光栅中传输时，会 模式耦合，满足光纤光的入射光将发生反射，反射光谱峰值的中心波长满足式(1)[7]:(U C 2'effX "( 1 #式中为光纤光栅长度周期，为光芯有效折射率，（u 为光纤光栅的反射波长。
当外界环境变 化时会引起（u 漂移，通过解调系统测量（u 漂移 量，就可到的被测参量。
对于F B G 应变传感器，假设环境定，F BG 只受到轴向应变的作用，则引起的（u 变化为式⑵ [&]。
式中：A A 表示波长变化量，'e 表示光纤的有效折率。
轴向应变引起的波长的相对变化为!A A /A = (1-6)*(3)式中为有效弹光系数， F B G 波长飘移与轴向应变 性关系。
1.2FBG器递1是金属基光纤光栅传感器横向截面系意图及轴向应力分布图，/、'、6)’、：分别代表光纤、 固定胶层、基、粘层与基体。
％、^2、、、af ^-[尚记膝昆封装基底 粘结胶层 基体]-►]-► ac +dac]-► O j+dOj图1金属基底封装光纤光栅传感器横向截面示意图及轴向应力分布图10分别为各相邻层间的剪切应力，；！为各层元的轴向应力，传感器宽度为F 粘结长度为$([9-1]。
在金属基光纤光栅传感器沿轴向任意取微 ，对各层力学分析，根力学平衡微分方程，最终可以得到FBG 应变传感器平均应变传递率为：sinh ( V ) V cosh ( V )1h %卜----( 4)式(4)、式(5)中:h 为各层的 ，，为各层材料的弹性模量J 为层材料的剪切模量，可知在确定材料，各层 是影响应变传率的最主要因素。
1F基底设计设定传感器的应变检测为-$ 〇〇〇$ 000 !(，基底材料选用304不锈钢（其抗拉强为 620 M Pa ，屈服强度为310 MPa )，同时考虑粘 位置、 、数，设计F B G 应变传感器基底及尺寸大小$(a )，其中基底的厚为 0.& mm 。
(a )封装基底结构(b )有限元模型图2 FBG 应变传感器封装基底结构和有限元模型A N S Y S 仿真分析此的力学性能，$(P )为F B G 应变传感器的有限元模型。
首先对 传感器满量程强度、分，图3(a )为FBG变传感器应力云图，由云图可知传感器@形臂为力较为集中的 ，在满量程的情况下，最大应力为$53 M Pa ，小于不锈钢的屈服强度。
图3(P ) 是F B G 应变传感器应变云图，由分 果可知传感器在满量程情况下， 身材料发生最大应变为1 363 !(，其应力为$53 M Pa ，由两者可以判断，传感器在弹性区域内。
传感器的曲屈特性是实际使用时的一个重要指第4期 苏晨辉，张雷等:表面粘贴式光纤光栅传感器的应变传递机理分析与实验研究5155.00604 0.563e8 0.113e9 0.169e9 0.225e90.282e8 0.845e8 0.141e9 0.197e9 0.253e9(a)应力云图0.317e-10 0.303e-3 0.606e-3 0.909-3 0.0012120.151e-3 0.454e-3 0.757e-3 0.00106 0.001363(b)应变云图图3 FBG应变传感器应力云图和应变云图，将会影响测量精 疲劳 。
对传感器结构曲屈分析，根传感器的状态，将两边粘胶区 定，两区域只保留相向的趋势。
4为发曲屈变形时，传感器 的形状，有 分析可得发生曲屈变形的 值为1126.9 N，此时传感器早已发生塑性变形，在传感器有 区内，传感器不会发生曲屈变形。
0 0.222147 0.444294 0.666441 0.8885870.111073 0.33322 0.555367 0.777514 0.999661图4传感器结构发生曲屈变形的形状1.4胶层传递效率仿真分析利用有限元软件Ansys W orkbench仿真分析胶 层的应变传 程，F B G应变传感器的 应用情况设定 分为4层，即光纤光栅B体-粘胶层-基体，本次仿真基体为。
各层 丨的 属性 1，有限元模 5 。
对 发生1610 !(，此时光纤应变为1 523 !(，6(a)为悬臂梁表面的应变云，6(b)为光纤的应变云图。
图5贴有FBG应变传感器的悬臂梁有限元模型表1材料参数称模量/GPa泊松比304不锈钢194.020.315A06铝合金700.30二氧化硅720.2粘 2.40.450.266e-13 0.941e-3 0.001881 0.002822 0.0037630.470e-3 0.001411 0.002352 0.003292 0.004233(a)悬臂梁表面的应变云图0.977e-3 0.001206 0.001434 0.001663 0.0018910.001091 0.00132 0.001548 0.001777 0.002005(b)光纤的应变云图图6应变云图图7为悬臂梁仿真实验示意图，其中（=18 mm 为粘胶处最 的距离[12]。
