U型缠绕式光纤弯曲损耗位移传感器设计

针对传统光纤弯曲损耗位移传感器中位移与弯曲损耗的非线性关系，且高灵敏度和大量程不能兼得的问题，设计了一种U型缠绕式光纤弯曲损耗位移传感器，结构包括U型回绕和螺旋绕轴，两者合称为U型缠绕。理论证明被测位移量与光纤弯曲损耗之间的线性关系，推导出表达式，讨论了螺旋绕轴方式对光纤弯曲半径的影响和U型回绕方式对传感器精度的影响，并进行了一系列实验研究和性能测试。结果表明：传感器的测量范围为0~120 mm，灵敏度为0.14 dB/mm，线性相关系数大于0.99，光纤在U型缠绕中无应力松弛的现象，建议U型回绕光纤曲率半径大于6 mm。U型缠绕式光纤弯曲损耗位移传感器具有良好的测量精度和较大量程，能够实现传感器对混凝土结构的裂缝监测和大型结构位移的连续监测。