一種光纖光柵高溫應變測試裝置及其安裝方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種應用于結構熱試驗福射熱環(huán)境下的光纖布拉格光柵高溫應變測試裝置及其安裝方法，屬于高溫應變測量技術領域。
【背景技術】
[0002]結構熱強度試驗技術是為解決飛行器超聲速飛行時的氣動熱問題而發(fā)展起來的一種地面模擬試驗技術。伴隨著飛行器飛行速度的快速提升，飛行器經(jīng)受的氣動熱環(huán)境愈發(fā)嚴酷，迎風面、舵等結構的溫度能夠達到上千度。在如此高溫下，結構的高溫應變測試裝置已成為制約結構熱強度試驗的主要因素。
[0003]已有的高溫應變測量技術可分為接觸式和非接觸式兩大類。接觸式的高溫應變測量方法有高溫電阻式應變片和光纖應變測試裝置等。非接觸式高溫應變測量方法有基于數(shù)字圖像處理的方法、干涉應變計法、激光散斑法，電子散斑干涉方法、云紋干涉法和數(shù)字圖像相關方法等。由于結構熱強度試驗中，采用石英燈輻射加熱的方法，石英燈的高溫輻射會對非接觸式光學應變測量方法產(chǎn)生強烈干擾，無法滿足高溫應變測試需求。高溫電阻應變片是當前較為成熟的應變測試方法，但是高溫應變片價格昂貴，布線復雜，這極大的限制了高溫應變片在結構熱試驗中的大量采用。
[0004]隨著光纖技術的成熟，由于光纖的體積小、質(zhì)量輕、耐高溫和抗電磁干擾等優(yōu)勢，光纖高溫應變傳感技術也得到了快速發(fā)展，以光纖琺珀高溫應變測試裝置和布拉格光纖光柵高溫應變測試裝置最為突出。光纖琺珀高溫應變測試裝置耐溫性實現(xiàn)較為容易，但復用難度很大，每根光纖往往只能連接一個測量點，加工成本也十分昂貴。布拉格光纖光柵測試裝置具有波長調(diào)制、多路復用的特點，抗干擾能力更強，制作方便，成為高溫應變測試的研究熱點。但是由于布拉格光柵在高溫下很容易退化擦除，因此目前布拉格光纖光柵的應用溫度在600°C以下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種高溫輻射加熱環(huán)境下結構的光纖光柵高溫應變測試裝置及其安裝方法，解決高溫環(huán)境下應變的測量問題。
[0006]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案:一種光纖光柵高溫應變測試裝置，包括應變傳感光纖，在應變傳感光纖具有布拉格光柵，其中:還包括:2個“8”字形石英管、溫度參考光纖；所述“8”字形石英管為將兩個石英管熔焊在一起而形成的具有雙孔通道的細管；溫度參考光纖與應變傳感光纖相同；應變傳感光纖和溫度參考光纖分別穿過2個“8”字形石英管，成平行狀；應變傳感光纖分別與兩個“8”字形石英管利用固定材料固定在一起，溫度參考光纖只與一個“8”字形石英管固定在一起，另一端懸空。
[0007]如上所述的光纖光柵高溫應變測試裝置，其中:在應變傳感光纖和溫度參考光纖的布拉格光柵部分鍍有金反射膜。
[0008]如上所述的光纖光柵高溫應變測試裝置，其中:所述固定材料為耐高溫膠或石英。
[0009]如上所述的光纖光柵高溫應變測試裝置，其中:還包括臨時基底，在不進行測量時，將2個“8”字形石英管粘接于臨時基底。
[0010]一種光纖光柵高溫應變測試裝置安裝方法，安裝如上所述的光纖光柵高溫應變測試裝置，對于試驗件進行測試，其中，包含如下步驟:
[0011]步驟1、在試驗件應變待測位置，利用耐高溫膠涂覆或采用熱噴涂方法制作基層，基層位置與面積與兩個“8”字形石英管的安裝位置相匹配；
[0012]步驟2、采用夾持工具將兩個“8”字形石英管固定于對應的基層上，然后使用與基層相同的材料與制作工藝制作安裝層，使所述測試裝置與試驗件固定在一起，完成測試裝置的安裝。
[0013]如上所述的光纖光柵高溫應變測試裝置安裝方法，其中:
[0014]在步驟I中，首先在試驗件上涂覆或噴涂一層過渡層，過渡層熱膨脹系數(shù)介于試驗件與“8”字形石英管之間，然后，在過渡層上制作基層。
[0015]如上所述的光纖光柵高溫應變測試裝置安裝方法，其中:在步驟2中，隨著試驗件表面溫度的升高，應變傳感光纖與溫度參考光纖與試驗件表面的距離隨之增加。
[0016]本發(fā)明的效果在于針對現(xiàn)有技術的缺點，提供一種專用于結構熱試驗輻射加熱環(huán)境下的光纖光柵高溫應變測試裝置及其安裝方法，解決光纖光柵高溫退化問題，可應用于近千度的熱試驗環(huán)境中，實現(xiàn)復合材料結構件的高溫應變測量。具體具有如下優(yōu)勢。
[0017]I)針對結構熱試驗中福射加熱特殊環(huán)境,將布拉格光柵光纖表面鍍高反射率金膜，通過反射福射減少福射加熱器對光柵光纖的福射加熱；
[0018]2)“8”字形石英管使應變、溫度感應光柵處于懸空狀態(tài)，減少了高溫試驗件對光纖光柵的導熱，使光纖光柵處于相對試驗件較低的溫度環(huán)境中；
[0019]3)采用雙光柵光纖方式，結合“8”字形石英管，保證了應變傳感光柵和參考光柵具有相近的位置，相近的溫度，參考光柵能較好的實現(xiàn)溫度補償；
[0020]4)本發(fā)明結構簡單，應變測量精度高，容易批量生產(chǎn)，通過波分復用技術，可以在一根光纖上復用多個應變測試裝置，實現(xiàn)準分布式測量。
[0021]本發(fā)明針對結構熱試驗高溫輻射環(huán)境特點，利用鍍反射膜、光柵懸空等方式規(guī)避了高溫對光纖光柵的擦除作用。針對光纖光柵對應變、溫度雙敏感的問題，利用雙光纖光柵和“8”字形石英管，實現(xiàn)了應變測量的溫度補償?？蓱糜诤娇蘸教祛I域結構熱試驗中，能夠?qū)崿F(xiàn)復合材料結構表面的高溫應變測試，為材料結構性能驗證考核提供有效的應變數(shù)據(jù)。
【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明示意圖。
[0023]圖2本發(fā)明的使用實施例示意圖。
[0024]圖3本發(fā)明的使用實施例截面圖。
[0025]圖中，1-臨時基底；2_“8”字形石英管；3_應變傳感光纖；4_溫度參考光纖；5-布拉格光柵；6-固定材料；7_金反射膜；8_基層；9_安裝層；10_試驗件。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步描述。
[0027]本發(fā)明是一種基于光纖布拉格光柵(FBG)的高溫應變測試裝置，測試裝置結構如圖1所示，包括臨時基底1，固定于臨時基底I上的兩個“8”字形石英管2，穿過兩個“8”字形石英管的應變傳感光纖3和溫度參考光纖4 ;在兩光纖上制作布拉格光柵5,應變傳感光纖3和溫度參考光纖4統(tǒng)稱為光柵光纖3、4。其中，