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1、实验二 光纤光栅动态应变测试实验一、实验目的当 简 支 梁 受 外 载 荷 情 况 下 ， 学 会 用 光 纤 光 栅 传 感 器 测 量 其 表 面 某 点 的 应 变 ， 加深 对 光 纤 光 栅 动 态 应 变 测 试 的 理 解 。 在 实 验 过 程 中 采 集 数 据 ， 分 析 并 处 理 数 据 ， 并 做时 域 分 析 。二、实验设备WS-ZHT2 型振动综合教学实验台光纤光栅解调仪光纤光栅焊接机光纤布拉格光栅（FBG）三、实验原理在材料力学中，由梁弯曲变形的基本公式得：（1）zy=IM矩形截面，惯性矩 （2）3zbhI=12由胡克定律可知：（3）E注：45 号钢弹性模量 E
2、=209Gpa应力应变引起光栅布拉格波长漂移可以由下式给予描述：（4）kPe1B式中， 为光纤的弹光系数， 为应变 引起的波长变化的灵敏度系数。Pe对于带有中心反射波长 ， 的典型的石英光纤，轴向应变 和波长漂移 有B B如下关系：/ =0.78 （5）B说明：1nm=10 3 pm 1pm1四、实验内容与步骤 1 测量出简支梁的长宽高以及所测点在的位置，根据公式（1） 、 （2） 、 （3） ，给出在激励 F 作用下所测点对应的应变该变量 ，即 F 与 的关系。2 在静载荷下采集波长，求得波长的平均值 03 在同一频率下分别施加 F1、F2 、F3，分别采集所对应的波长 ，求13、 2、出波
3、长变化量 （ ） ，然后分别代入（5）式中计算得应变13、 2、 0=-13、 2、3 每一实验小组分别选三个频率，分别在每个频率下施加 F1、F2、F3 ，通过采样、计算后得到应变 。13、 2、4 绘出时域上的应变图，进行频谱分析，观察频谱图中频率大小是否与实验中所给频率大小相同，分析时域图中应变变化与力的变化的关系，从而判断实验与理论是否吻合。五、实验报告要求1 从理论上推导外载荷 F 与应变 之间的关系2 先在静态下求出波长平均值 ，通过加外载荷实验得到的波长 ，算出0变化量 ，再转化成应变 ，用 EXCEL 或 MATLAB 绘制时域图，并分析图形走势3 频谱分析，试着从频谱上观察振动频率，振动幅值。六、思考题 比较一下理论与实际应变的差异，思考一下产生这些差异的因素有哪些。
