コンパクトなFBGひずみセンサーによる広範囲温度補償付き高精度測定方法

科学分野:

• 材料科学
• 光センシング
• 機械工学

背景:

• ひずみと温度間の相互感度は、ファイバーブラッググレーティング（FBG）センシングにおける重要な課題です。
• 接着剤の熱膨張の不一致は、パッケージ化されたFBGひずみセンサーの温度効果を増幅する可能性があります。

研究 の 目的:

• 広範囲温度補償を備えた特殊設計のFBGひずみセンサーを開発すること。
• パッケージ化されたFBGひずみセンサーにおける温度効果の増幅の問題に対処すること。

主な方法:

• コンパクトなFBGひずみセンサー（長さ18 mm、重量0.35 g）の作製。
• ひずみ感度と温度感度を決定するための実験的テスト。
• 測定精度を評価するための後補償分析。

主要な成果:

• センサーは、高い線形性（R² = 0.99951）で1.35 pm/μεのひずみ感度を示します。
• -50°Cから150°Cの範囲で29.8 pm/℃の温度感度（R² = 0.9979）を実証しました。
• 温度干渉除去後、99%を超えるひずみ測定精度を達成しました。

結論:

• 開発されたFBGひずみセンサーは、温度変化を効果的に補償します。
• このセンサーは、翼荷重モニタリングなどのアプリケーションでリアルタイムの熱補償を可能にします。
• 動的な環境での正確なひずみ測定により、構造安全性が向上します。