聚合物光纤布拉格光栅大应变监测与温度非线性特性研究

本文主要探讨了聚合物光纤布拉格光栅（Polymer Optical Fiber Bragg Grating, POFBG）在固体火箭发动机纤维缠绕壳体状态监测中的应用潜力，特别是在局部可能经历大应变情况下的性能评估。作者强调了在监测过程中使用PBG传感器对于检测大应变的可行性，因为它们具有高灵敏度和非接触式测量的优点。 文章首先回顾了PBG传感器的工作原理，这是一种利用光的干涉现象来感知光强变化的无源光器件，其特殊结构使得特定波长的光在特定折射率梯度处发生反射，形成布拉格峰。PBG传感器的主要优势在于其微型化、抗电磁干扰和可集成到光纤网络中。 在工程应用中，特别是对于固体火箭发动机这种高温、高压环境，聚合物光纤与传统的石英光纤相比，具有独特的物理和化学性质，如较高的柔韧性、耐热性和较低的成本。因此，研究者在建立模型时考虑了这些特性，引入了温度和应变的二次项，以更准确地模拟PBG传感器在实际应用中的响应。这一步骤旨在优化传感器的温度补偿，并提高其对大应变的敏感度。 利用MATLAB软件进行数值仿真，研究发现，随着温度的上升，PBG的反射波长会逐渐减小，显示出明显的温度漂移非线性特性。这一结果与先前文献中报道的实验数据相吻合，证实了PBG作为大应变传感器的可靠性和适应性。这种非线性关系对于补偿和校准至关重要，因为它允许工程师更好地理解温度变化对测量结果的影响，从而提高数据的准确性和稳定性。 这篇论文深入研究了聚合物光纤布拉格光栅在大应变检测中的性能，展示了其在固体火箭发动机壳体监测中的潜在应用价值。它不仅提供了理论支持，也为实际工程设计和故障诊断提供了关键的数据基础。对于那些关注光纤传感器技术在极端条件下的应用，尤其是航空航天领域的人来说，这篇文章是一份有价值的研究参考。