[發(fā)明專利]利用FBG傳感器測(cè)量皮革彈性形變量的方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110070923.0
• 申請(qǐng)日: 2011-03-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102200430A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王曉霞;吳春英;王衛(wèi)林
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 陜西科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/16
• 分類號(hào): G01B11/16;G01B11/02
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 劉國(guó)智

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于FBG傳感器應(yīng)用領(lǐng)域，涉及對(duì)皮革彈性度的測(cè)量，具體涉及利用FBG傳感器測(cè)量皮革彈性形變量的方法。

背景技術(shù)

一般評(píng)價(jià)皮革感官特性參數(shù)是沿用皮革檢測(cè)人員感官檢驗(yàn)方法，用人手觸摸、拉伸等，其評(píng)定結(jié)果用語(yǔ)言、文字或者圖表表達(dá)，既沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)又缺乏規(guī)范的詞匯，難以進(jìn)行相互交流，或者采用電學(xué)傳感器實(shí)現(xiàn)單參數(shù)測(cè)量，從國(guó)外傳感發(fā)展研究上看，F(xiàn)BG傳感器在皮革行業(yè)中還沒(méi)被研究和利用，研究和設(shè)計(jì)多參數(shù)同時(shí)測(cè)量還很少被研究和應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種利用FBG傳感器測(cè)量皮革彈性形變量的方法，能夠?qū)崿F(xiàn)皮革彈性測(cè)量中溫度、拉伸力及皮革纖維受力變形長(zhǎng)度變化量三類參數(shù)被同時(shí)測(cè)量，測(cè)量全面，性能穩(wěn)定，同時(shí)具有可擴(kuò)展性。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

利用FBG傳感器測(cè)量皮革彈性形變量的方法，包括測(cè)量由于溫度變化引起皮革發(fā)生彈性長(zhǎng)度形變以及由于外界拉力引起皮革發(fā)生長(zhǎng)度改變兩種情況，具體實(shí)現(xiàn)步驟為：

第一步，用兩個(gè)夾子把待測(cè)皮革樣品兩端固定好，其中一個(gè)夾子上設(shè)置第一FBG傳感器FBG1，在皮革樣品上沿其發(fā)生形變方向設(shè)置第二FBG傳感器FBG2；

第二步，調(diào)整溫度的變化量為ΔT，利用第一FBG傳感器FBG1，根據(jù)公式Δλ₁＝λ×(α+ξ)ΔT得出因溫度變化ΔT而引起的光纖波長(zhǎng)變化Δλ₁，其中，α為光纖的熱膨脹系數(shù)，ξ為光纖的熱光系數(shù)，n為有效折射系數(shù)，λ為溫度變化前的光纖波長(zhǎng)；

第三步，利用第二FBG傳感器FBG2，根據(jù)公式得到由于溫度變化引起皮革形變進(jìn)而引起的應(yīng)變?chǔ)う牛忠驗(yàn)檫M(jìn)而求出皮革發(fā)生長(zhǎng)度改變量ΔL₁，其中L₀為皮革原有長(zhǎng)度，λ為溫度變化前的光纖波長(zhǎng)，n為有效折射系數(shù)，P₁₁和P₁₂為彈光張量分量，υ為光纖材料的泊松比，Δλ₂為第二FBG傳感器FBG2上讀出的光纖波長(zhǎng)變化；

第四步，不再調(diào)整溫度變化，向皮革樣品兩邊拉伸兩個(gè)夾子，根據(jù)公式得到由于拉力引起的FBG2波長(zhǎng)變化量，進(jìn)而求出施加在皮革上的拉力ΔF，又因?yàn)樽罱K可求出由于拉力ΔF引起皮革長(zhǎng)度發(fā)生形變量ΔL，其中，λ為溫度變化前的光纖波長(zhǎng)，n為有效折射系數(shù)，P₁₁和P₁₂為彈光張量分量，υ為光纖材料的泊松比，E為皮革彈性模量，A₀為皮革單位受力面積，Δλ₂′為第二FBG傳感器FBG2上讀出的光纖波長(zhǎng)變化，Δλ₁′為第一FBG傳感器FBG1上讀出的光纖波長(zhǎng)變化。

所述的光纖波長(zhǎng)變化Δλ₁、Δλ₂、Δλ₂′和Δλ₁′通過(guò)位相干涉儀識(shí)別求出，位相干涉儀輸出的光信號(hào)通過(guò)光檢出器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)并輸入到處理器設(shè)備中進(jìn)行運(yùn)算。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)皮革彈性測(cè)量中溫度變化、溫度變化引起的皮革纖維受力變形長(zhǎng)度變化量和拉伸力引起的皮革纖維受力變形長(zhǎng)度變化量三個(gè)參數(shù)被同時(shí)測(cè)量；減少了測(cè)量誤差和設(shè)備成本；性能穩(wěn)定；具備可擴(kuò)展性，可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)、多參數(shù)實(shí)時(shí)測(cè)量。

附圖說(shuō)明

圖1是傳感系統(tǒng)測(cè)量結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明測(cè)量方法示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

如附圖所示，本發(fā)明為利用FBG傳感器測(cè)量皮革彈性形變量的方法，主要包括測(cè)量由于溫度變化引起皮革發(fā)生彈性長(zhǎng)度形變以及由于外界拉力引起皮革發(fā)生長(zhǎng)度改變兩種情況，具體實(shí)現(xiàn)步驟為：

第一步，用兩個(gè)夾子把待測(cè)皮革樣品兩端固定好，其中一個(gè)夾子上設(shè)置第一FBG傳感器FBG1，在皮革樣品上沿其發(fā)生形變方向設(shè)置第二FBG傳感器FBG2；

第二步，調(diào)整溫度的變化量為ΔT，利用第一FBG傳感器FBG1，根據(jù)公式Δλ₁＝λ×(α+ξ)ΔT得出因溫度變化ΔT而引起的光纖波長(zhǎng)變化Δλ₁，其中，α為光纖的熱膨脹系數(shù)，ξ為光纖的熱光系數(shù)，n為有效折射系數(shù)，λ為溫度變化前的光纖波長(zhǎng)；