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柔性复合基体光纤布拉格光栅曲率传感器

张雄雄 宋言明 孙广开 孟凡勇 董明利

张雄雄, 宋言明, 孙广开, 孟凡勇, 董明利. 柔性复合基体光纤布拉格光栅曲率传感器[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(2): 222001-0222001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0222001
引用本文: 张雄雄, 宋言明, 孙广开, 孟凡勇, 董明利. 柔性复合基体光纤布拉格光栅曲率传感器[J]. 红外与激光工程, 2019, 48(2): 222001-0222001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0222001
Zhang Xiongxiong, Song Yanming, Sun Guangkai, Meng Fanyong, Dong Mingli. Fiber Bragg grating curvature sensor based on flexible composite matrix[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(2): 222001-0222001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0222001
Citation: Zhang Xiongxiong, Song Yanming, Sun Guangkai, Meng Fanyong, Dong Mingli. Fiber Bragg grating curvature sensor based on flexible composite matrix[J]. Infrared and Laser Engineering, 2019, 48(2): 222001-0222001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0222001

柔性复合基体光纤布拉格光栅曲率传感器

doi: 10.3788/IRLA201948.0222001
基金项目: 

教育部"长江学者与创新团队发展计划"(IRT_16R07);北京市属高等学校高层次人才引进与培养计划(IDHT20170510)

详细信息
    作者简介:

    张雄雄(1992-),男,硕士生,主要从事光纤传感技术等方面的研究。Email:xiongxiong_z@sina.cn

  • 中图分类号: TP212;TN253

Fiber Bragg grating curvature sensor based on flexible composite matrix

  • 摘要: 面向生物医学智能装备和软体机器人等领域柔性机构以及高端装备和重大基础设施复杂结构的曲率测量需求,提出一种高适应性柔性曲率传感器。通过将光纤布拉格光栅封装在硅胶基体中,并将硅胶基体与聚氯乙烯薄片贴合,形成基于光纤布拉格光栅的柔性硅胶曲率传感器。采用光纤传感解调系统和标准曲率标定块,实验测得光纤光栅传感器反射谱特征及其随标定块曲率变化规律,分析了光栅波长位移与曲率变化的关系以及传感器灵敏度与嵌入硅胶基体深度的关系。实验结果表明:硅胶-聚氯乙烯基体的曲率传感器可以实现曲率变化实时测量,最高灵敏度可达0.329 2 nm/m-1。随着光纤光栅嵌入深度的增加,传感器灵敏度在0.2~0.35 nm/m-1范围内逐渐增大。在多次重复测量中传感器具有较好的一致性,可用于柔性机构和复杂结构的曲率测量。
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出版历程
  • 收稿日期:  2018-09-05
  • 修回日期:  2018-10-03
  • 刊出日期:  2019-02-25

柔性复合基体光纤布拉格光栅曲率传感器

doi: 10.3788/IRLA201948.0222001
    作者简介:

    张雄雄(1992-),男,硕士生,主要从事光纤传感技术等方面的研究。Email:xiongxiong_z@sina.cn

基金项目:

教育部"长江学者与创新团队发展计划"(IRT_16R07);北京市属高等学校高层次人才引进与培养计划(IDHT20170510)

  • 中图分类号: TP212;TN253

摘要: 面向生物医学智能装备和软体机器人等领域柔性机构以及高端装备和重大基础设施复杂结构的曲率测量需求,提出一种高适应性柔性曲率传感器。通过将光纤布拉格光栅封装在硅胶基体中,并将硅胶基体与聚氯乙烯薄片贴合,形成基于光纤布拉格光栅的柔性硅胶曲率传感器。采用光纤传感解调系统和标准曲率标定块,实验测得光纤光栅传感器反射谱特征及其随标定块曲率变化规律,分析了光栅波长位移与曲率变化的关系以及传感器灵敏度与嵌入硅胶基体深度的关系。实验结果表明:硅胶-聚氯乙烯基体的曲率传感器可以实现曲率变化实时测量,最高灵敏度可达0.329 2 nm/m-1。随着光纤光栅嵌入深度的增加,传感器灵敏度在0.2~0.35 nm/m-1范围内逐渐增大。在多次重复测量中传感器具有较好的一致性,可用于柔性机构和复杂结构的曲率测量。

English Abstract

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