2。2  光纤光栅的传感原理 7

2。2。1  应变测试 7

2。2。2  光纤光栅应变测试原理 8

3  应变测试实验 10

3。1  引言 10

3。2  应变测试系统设计 10

3。2。1  电阻应变片测试仪器使用 11

3。2。2  光纤光栅测试仪器使用 12

3。3  应变测量的实验步骤 13

3。3。1  传感器的粘贴 13

3。3。2  散斑的喷涂 13

3。3。3  数据采集 14

3。4  数据的采集与处理 15

3。4。1  等强度悬臂梁应变测试数据 15

3。4。2  等强度悬臂梁应变的理论计算 17

3。5  实验数据分析 18

3。6  小结 20

4  测量不确定度分析 21

4。1  不确定度的概念和分类 21

4。2  测量不确定度的步骤 21

4。3  不确定度评定 22

4。3。1  标准不确定度分量评定 22

4。3。2  合成标准不确定度 24

4。4  小结 25

结  论 26

致  谢 27

参 考 文 献 28

1  绪论

1。1  研究背景

应变是反映工业材料与结构的稳定性的重要物理特性。应力应变测量是对构成结构件设计、制造、装配的可靠性和安全性进行测试、分析和评价的常用手段，广泛地应用于航空、机械、交通、土木等工业工程领域[1,2]。通过应变信号进行工程结构健康检测是结构安全评价与损伤定位的重要手段。

传统的结构应变测试主要采用电类传感测量技术，如电阻应变片、钢弦计等。电类传感测量技术对温度、光照等环境条件要求较低，测量方式方法清楚简单，在大型工程结构及施工、竣工情境中应用较多。但随着科技发展，工业作业条件愈发恶劣，且对工业测量精度要求也越来越高。在长期现场测量作业过程中，受电磁干扰、潮湿、化学腐蚀等影响，电阻应变片会发生零点漂移现象，从而导致测量结果严重失真；又如在压力环境中，振弦式应变传感器长期处于紧张状态，则会导致蠕变现象，同样造成测量结果严重偏差[3]。即电类传染测量方法普遍存在测量元件寿命短、受电磁干扰大等问题，因而不能对重大工程或电磁工程进行长期监测。

1978年K。O。Hill等人首先在掺锗光纤中采用驻波写入法制成第一只光纤光栅，经过三十多年来的发展，在光纤通信、光纤传感等领域均有广阔的应用前景。随着光纤光栅制造技术的不断完善，光纤光敏性逐渐提高；各种特种光栅相继问世，光纤光栅某些应用已达到商用化程度。应用成果日益增多，使得光纤光栅成为最有发展前途、最具代表性和发展最为迅速的光纤无源器件之一。