我校研发高灵敏度、温度系数可调的光纤应变传感器

日前，大连理工大学黄辉教授团队发明了一种“温度系数可调的高灵敏度光纤应变传感器”。与现有主流产品——光纤光栅应变传感器相比，灵敏度提高了一百多倍，特别是可以补偿各种被测物的热膨胀，消除因环境温度变化导致的测量误差。该成果以“一种具有可调温度系数的高灵敏度光纤应变传感器－－用于温度补偿测试”为题，发表于《Scientific Reports》期刊。

作为物联网的核心器件之一，传感器被认为是继集成电路芯片之后的又一重大产业。与电学传感器相比，光纤传感器适用于易燃易爆、以及电磁干扰等苛刻环境中。但面临的问题是：由于材料的热胀冷缩天性，光纤传感器对温度很敏感（如光纤光栅也可用于检测温度变化）、温度干扰大；同时，被测物自身的热膨胀也会带来测量误差，并且对于不同材质的被测物（如混凝土、钢、铝等），其热膨胀系数差异很大，这使得温度干扰更为复杂。因此，当外力和温度共同变化时（二者都可以产生应变），如何消除环境温度变化的影响，从而精确测定外力所产生的应变和应力，是长期困扰业界的难题。

研制的光纤应变传感器及其检测系统

黄辉团队发明的光纤应变传感器，由应变膜、光纤准直器、以及传动杆构成。其中，传动杆采用旋钮结构——由两种不同热膨胀系数的螺帽与螺丝构成，因此可以在大范围内精确调节传动杆的热膨胀系数，从而抵消各种被测物的热膨胀影响。此外，通过采用光纤准直器来接收应变膜反射的光束，大幅提高了检测灵敏度。所研制的光纤传感器，检测范围达到1.1×10³ με，检测极限为5.7×10⁻³ με, 最高工作频率为1.18 KHz，温度系数调节范围 −0.15～ +0.19 dB/°C。