【摘 要】
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光纤光栅传感器因其特有的优点广泛应用于各个领域。为了完成长时间的监测任务,传感器自身的可靠性尤为重要。由于设计方案、工艺流程、使用年限等诸多因素影响,传感器性能参差不齐。本文以光纤光栅应变传感器为研究对象,分析了该类型的传感器几种典型的失效模式。通过显微镜的微观观察,确定传感器焊点作为应变传递的关键部位失效,导致光纤产生滑移,无法实现应变传递,这一主要失效模式。分析激光点焊工艺参数及传感器结构尺寸
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光纤光栅传感器因其特有的优点广泛应用于各个领域。为了完成长时间的监测任务,传感器自身的可靠性尤为重要。由于设计方案、工艺流程、使用年限等诸多因素影响,传感器性能参差不齐。本文以光纤光栅应变传感器为研究对象,分析了该类型的传感器几种典型的失效模式。通过显微镜的微观观察,确定传感器焊点作为应变传递的关键部位失效,导致光纤产生滑移,无法实现应变传递,这一主要失效模式。分析激光点焊工艺参数及传感器结构尺寸对焊点性能及尺寸影响,通过焊点表面尺寸对焊点形状与尺寸做出三种合理预测,在此基础对传感器进行可靠性分析。应用传感器对门座起重机进行应变监测,进一步反应传感器的可靠性。主要研究工作如下:(1)通过查阅大量相关文献,找出传感器多种失效模式,并以多种失效模式为基础,对多个光纤光栅传感器相应部位进行微观观察,确定光纤光栅传感器主要失效模式为焊点缺陷。(2)通过研究激光点焊工艺流程以及传感器的结构尺寸,分析焊点质量及结构尺寸影响因素。通过显微镜对焊点表面尺寸测量,对焊点形态与尺寸做出三种合理预测。(3)提出有限元法与实验法相结合,分析传感器性能。利用有限元法,分别对三种焊点类型的传感器进行仿真分析。对符合设计要求的传感器进一步实验分析可靠性,确定高可靠性光纤光栅传感器焊点类型。这能够为传感器的选择提供依据。(4)应用光纤光栅应变传感器对各工况下的门座起重机进行长期应变监测,分析应变变化与具体工况是否对应,最终确认传感器的可靠性。同时确保起重机在长期工作中的安全性。
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