一般我們?cè)诓荚O(shè)光纖時(shí)會(huì)對(duì)光纖進(jìn)行預(yù)拉，讓其在在粘貼在待測(cè)物上時(shí)處于筆直狀態(tài)，這樣光纖的應(yīng)變量更能真實(shí)反映待測(cè)物真實(shí)的應(yīng)變量。但是實(shí)際測(cè)量情況中，光纖布設(shè)時(shí)不能進(jìn)行預(yù)拉，如待測(cè)物表面不規(guī)則向內(nèi)彎曲。那么在相同作用力下，兩種方式布設(shè)的光纖測(cè)量出來的應(yīng)變量是否一致呢？為此我們進(jìn)行了以下試驗(yàn)。
在復(fù)合材料片上布設(shè)光纖，預(yù)拉段光纖和不預(yù)拉段光纖對(duì)稱布設(shè)，實(shí)驗(yàn)樣品和OSI系統(tǒng)之間用1m光纖跳線連接，如圖1所示。
圖1. 實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)化圖
使用T300AB結(jié)構(gòu)膠將光纖粘貼在復(fù)合材料片上，使復(fù)合材料片向內(nèi)彎曲產(chǎn)生負(fù)應(yīng)變，加載不同的力使光纖最大應(yīng)變量分別達(dá)到500με、1000με、2000με、5000με和10000με左右，采集三次數(shù)據(jù)求平均，如圖2所示，預(yù)拉段和不預(yù)拉光纖應(yīng)變分布基本一致。
圖2. 平均后光纖應(yīng)變量分布圖
不同作用力下兩段光纖最大應(yīng)變量如表1所示，加載5種不同的力時(shí)，預(yù)拉段光纖和不預(yù)拉段光纖最大形變量的最大誤差率為1.8%，誤差率均值為1%。取平均計(jì)算出兩段光纖最大形變量的位置于2.253m處對(duì)稱，我們對(duì)兩段光纖的對(duì)稱點(diǎn)進(jìn)行按壓定位的位置為2.255m處，誤差僅為2mm。
| 加載量 | 預(yù)拉段光纖 | 不預(yù)拉段光纖 | 誤差率 | ||
|
最大應(yīng)變/με
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位置/m |
最大應(yīng)變量/με
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位置/m | ||
| 第一次加載 | -537 | 1.931 | -542 | 2.569 | 1.0% |
| 第二次加載 | -1008 | 1.733 | -1026 | 2.775 | 1.8% |
| 第三次加載 | -2035 | 1.733 | -2045 | 2.775 | 0.5% |
| 第四次加載 | -5032 | 1.733 | -5038 | 2.776 | 0.1% |
| 第五次加載 | -10424 | 1.730 | -10573 | 2.780 | 1.4% |
在兩段光纖上隨機(jī)取5個(gè)對(duì)稱點(diǎn)進(jìn)行按壓定位。預(yù)拉段光纖5個(gè)位置分別為1.917m、1.850m、1.775m、1.760m和1.677m，不預(yù)拉段光纖5個(gè)點(diǎn)位置分別為2.600m、2.666m、2.742m、2.756m和2.839m。
表2. 五個(gè)對(duì)稱點(diǎn)位置的應(yīng)變量
| 應(yīng)變量 | 第一次加載 | 第二次加載 | 第三次加載 | 第四次加載 | 第五次加載 | |
| 第一對(duì)點(diǎn) | 預(yù)拉段 | -489 | -1009 | -2019 | -4223 | -482 |
| 不預(yù)拉段 | -482 | -992 | -1985 | -4185 | -481 | |
| 誤差率 | 1.4% | 1.7% | 1.7% | 0.9% | 0.2% | |
| 第二對(duì)點(diǎn) | 預(yù)拉段 | -426 | -855 | -1676 | -4727 | -9483 |
| 不預(yù)拉段 | -429 | -840 | -1634 | -4657 | -9345 | |
| 誤差率 | 0.7% | 1.8% | 2.5% | 1.5% | 1.5% | |
| 第三對(duì)點(diǎn) | 預(yù)拉段 | -415 | -740 | -1279 | -4637 | -8863 |
| 不預(yù)拉段 | -424 | -732 | -1245 | -4584 | -8879 | |
| 誤差率 | 2.1% | 1.1% | 2.7% | 1.1% | 0.2% | |
| 第四對(duì)點(diǎn) | 預(yù)拉段 | -407 | -689 | -1134 | -4334 | -9106 |
| 不預(yù)拉段 | -416 | -684 | -1106 | -4283 | -9139 | |
| 誤差率 | 2.2% | 0.7% | 2.5% | 1.2% | 0.4% | |
| 第五對(duì)點(diǎn) | 預(yù)拉段 | -217 | -295 | -232 | -2063 | -9135 |
| 不預(yù)拉段 | -221 | -294 | -227 | -2026 | -9222 | |
| 誤差率 | 1.8% | 0.3% | 2.2% | 1.8% | 0.9% | |
如表2所示，加載5種不同的力時(shí)，預(yù)拉段光纖和不預(yù)拉段光纖5個(gè)對(duì)稱點(diǎn)位置的應(yīng)變量最大誤差率為2.7%，誤差率均值為1.4%。綜上說明預(yù)拉和不預(yù)拉布設(shè)光纖不會(huì)影響應(yīng)變測(cè)量結(jié)果，兩者都可以反映待測(cè)物的真實(shí)應(yīng)變。
