基于标准光纤布拉格光栅的 500°C 高温应变测量新型封装结构
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刊名 《机械工程》
作者 白宇腾 ;袁琪琪;丁克勤 武汉工程大学机电工程学院中国特种设备检测研究院;苏州瑞可达连接系统股份有限公司;中国特种设备检测研究院 英文名 Mechanical engineering 年,卷(期) 2026年,第2期
主办单位 环宇科学出版社;华文国际出版社 刊号 ISSN:2661-3530(P)/2661-3549(O) DOI

基于标准光纤布拉格光栅的 500°C 高温应变测量新型封装结构

光纤布拉格光栅(FBG)在高温环境长期服役时,容易受到退火效应的影响,其反射特性会随时间逐渐减弱,从而限制了其在结构健康监测中的长期稳定应用。本文提出了一种新的隔热结构:在棱形基底外表面布置针形肋片,通过强化自然对流换热来降低 FBG 所在区域的温度。肋片仅设置在基底外部,并不参与应变传递,因此不会对传感器的应变测量产生影响。使用 COMSOL 在 500°C 恒温壁面及顶部自然对流边界条件下对整体结构进行了稳态传热计算。为验证模型的准确性,采用有限差分法(FDM)加上解析解进行对比,所得相对误差为 2.80%,说明模型具有较好的可靠性。仿真结果表明,当在基底外表面均匀布置 24 根直径 0.5 mm、高度 1.5 mm 的铝制针形肋片时,能够满足飞秒激光刻写 Type-Ⅰ型光纤光栅在 500℃工作平面工作。

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