光纤光栅实现二维力学量实时感测的创新研究

本文主要探讨了利用光纤光栅实现力学量二维实时感测的技术研究。研究者张伟刚等人来自南开大学现代光学研究所，他们通过在一根光纤上写入两个不同波长的布拉格光栅，将这种光栅贴附在矩形悬臂梁的特定位置，即靠近固定端的两个相邻侧面。布拉格光栅的波长绝对编码特性使得能够同时监测两个光栅波长的变化，从而实现应力（或应变）和位移的二维实时传感测量。 理论上，通过测量这两个光栅波长的变化大小和指向，可以准确获取力学量的大小和方向信息。实验结果显示，在与梁轴垂直的方向上，应力的实验灵敏度分别为5.32 nm/N和3.21 nm/N，位移的实验灵敏度分别为0.30 nm/mm和0.48 nm/mm，这意味着对微小的力学变化能有很高的响应。 这项研究的意义在于，传统的光纤光栅传感器多侧重于单向测量，而二维实时感测对于工程实际中的复杂结构和多维变形检测至关重要。通过开发出基于光纤光栅的二维实时感测技术，能够在结构形变监测、建筑物安全评估等领域节省成本，提高效率，并且具有重要的经济价值和社会意义。 论文还提到了该研究得到了国家自然科学基金、国家科委/3$计划、国家博士点基金、天津市科技攻关项目以及天津市自然科学基金的联合资助，表明这项工作得到了广泛认可和支持。研究的创新之处在于结合了光纤光栅的敏感性和二维实时感测的需求，为光传感领域的未来发展开辟了新的路径。