[发明专利]利用FBG传感器测量皮革弹性形变量的方法

摘要

利用FBG传感器测量皮革弹性形变量的方法，首先，用两个夹子把待测皮革样品两端固定好，其中一个夹子上设置第一FBG传感器FBG1，在皮革样品上设置第二FBG传感器FBG2；然后，调整温度的变化量为ΔT，得到因温度变化ΔT而引起的光纤波长变化Δλ1；再利用第二FBG传感器FBG2，得到由于温度变化引起皮革形变进而引起的应变Δε，进而求出皮革发生长度改变量ΔL1；最后，向皮革样品两边拉伸两个夹子，得到由于拉力引起的波长变化量，进而求出施加在皮革上的拉力ΔF，最终可求出由于拉力ΔF引起皮革长度发生形变量ΔL；本发明能够实现皮革弹性测量中温度、拉伸力及皮革纤维受力变形长度变化量三类参数被同时测量，测量全面，性能稳定，同时具有可扩展性。

主权项

1.利用FBG传感器测量皮革弹性形变量的方法，包括测量由于温度变化引起皮革发生弹性长度形变以及由于外界拉力引起皮革发生长度改变两种情况，其特征在于，具体实现步骤为：第一步，用两个夹子把待测皮革样品两端固定好，其中一个夹子上设置第一FBG传感器FBG1，在皮革样品上沿其发生形变方向设置第二FBG传感器FBG2；第二步，调整温度的变化量为ΔT，利用第一FBG传感器FBG1，根据公式Δλ₁＝λ×(α+ξ)ΔT得出因温度变化ΔT而引起的光纤波长变化Δλ₁，其中，α为光纤的热膨胀系数，ξ为光纤的热光系数，n为有效折射系数，λ为温度变化前的光纤波长；第三步，利用第二FBG传感器FBG2，根据公式得到由于温度变化引起皮革形变进而引起的应变Δε，又因为进而求出皮革发生长度改变量ΔL₁，其中L₀为皮革原有长度，λ为温度变化前的光纤波长，n为有效折射系数，P₁₁和P₁₂为弹光张量分量，υ为光纤材料的泊松比，Δλ₂为第二FBG传感器FBG2上读出的光纤波长变化；第四步，不再调整温度变化，向皮革样品两边拉伸两个夹子，根据公式得到由于拉力引起的FBG2波长变化量，进而求出施加在皮革上的拉力ΔF，又因为最终可求出由于拉力ΔF引起皮革长度发生形变量ΔL，其中，λ为温度变化前的光纤波长，n为有效折射系数，P₁₁和P₁₂为弹光张量分量，υ为光纤材料的泊松比，E为皮革弹性模量，A₀为皮革单位受力面积，Δλ₂′为第二FBG传感器FBG2上读出的光纤波长变化，Δλ₁′为第一FBG传感器FBG1上读出的光纤波长变化。