关于嵌入在固体结构毛细血管中的分布式光纤传感器测量精度的全面研究
Yuzhe Xiao1, Calvin Rans1, Dimitrios Zarouchas1
1Faculty of Aerospace Engineering, Delft University of Technology, Mekelweg 5, 2628 CD Delft, The Netherlands.
Sensors (Basel, Switzerland)
|October 14, 2023
概括
在毛细血管中嵌入光纤传感器 (FOSs) 对于结构健康监测 (SHM) 至关重要. 纤维位置显著影响应变测量的准确性,较小的毛细血管产生更好的结果.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 机械工程 机械工程
- 传感器技术 传感器技术
背景情况:
- 在结构中嵌入光纤传感器 (FOSs) 对结构健康监测 (SHM) 至关重要.
- 基于毛细管的嵌入为将FOS集成到固体部件提供了一种新的方法.
- 了解影响应变测量精度的因素对于可靠的SHM至关重要.
研究的目的:
- 通过毛细血管提出和研究一种用于嵌入FOSs的新方法.
- 分析纤维位置和导向不确定性在毛细血管内对应变测量准确性的影响.
- 为了确定最佳的毛细血管大小,以准确测量应变.
主要方法:
- 开发分析和数值模型来预测菌株分布.
- 使用6082样本在不同直径的毛细血管 (2mm,4mm,6mm) 中嵌入FOS的实验验验证.
- 在四点曲试验期间进行现场应变测量,然后进行测试后的横截面分析以确定实际的纤维位置.
主要成果:
- 相对于毛细血管中心的纤维位置是影响应变测量准确性的主要因素.
- 毛细血管内的纤维方向变化对准确度的影响微不足道.
- 毛细血管直径从2mm增加到6mm,测量误差从10.5%增加到18.5%.
结论:
- 2毫米的毛细管直径为FOSs提供了最小的测量误差和嵌入方便.
- 这项研究提供了对优化FOS嵌入进行精确的菌株监测的见解.
- 在定义的应变窗口内测量的应变量表明了未来裂纹检测应用的潜力.
