科学家研发高灵敏度、温度系数可调传感器

最近，大连理工大学黄辉教授的团队研制了一种“温度系数可调的高灵敏度光纤应变传感器”。与现有的主流产品——光纤光栅应变传感器相比，灵敏度提高了100多倍，特别是可以补偿各种被测物体的热膨胀，消除环境温度变化引起的测量误差。该成果被命名为“温度系数可调的高灵敏度光纤应变传感器——用于温度补偿测试”，并发表在《科学通报》杂志上。

传感器被认为是继集成电路芯片之后的另一个主要产业。与电传感器相比，光纤传感器适用于易燃易爆、电磁干扰等恶劣环境。然而，由于材料的热膨胀和冷收缩特性，光纤传感器对温度非常敏感(例如光纤光栅也可以用来检测温度变化)，并且具有很大的温度干扰。同时，被测物体本身的热膨胀也会带来测量误差，并且被测物体的热膨胀系数不同材料(如混凝土、钢、铝等)。)非常不同，这使得温度干扰更加复杂。因此，当外力和温度一起变化时(两者都会产生应变)，如何消除环境温度变化的影响，从而准确测量外力产生的应变和应力，是一个长期困扰业界的难题。

黄辉团队发明的光纤应变传感器由应变膜、光纤准直器和传输棒组成。其中，传动杆采用旋钮结构——由两个热膨胀系数不同的螺母和螺钉组成，因此传动杆的热膨胀系数可以在大范围内精确调节，从而抵消各种被测物体的热膨胀影响。另外，采用光纤准直器接收应变膜反射的光束，大大提高了检测灵敏度。研制的光纤传感器的探测范围为1.1×103 με，探测极限为5.7× 103 μ ε，最大工作频率为1.18千赫，温度系数调节范围为0.15±0.19分贝/摄氏度