研究目的
提出并验证一种基于静态拉伸法、利用光纤光栅传感器实现金属丝高精度杨氏模量测量的方案。
研究成果
基于光纤光栅的方法能精确测量各种金属丝的杨氏模量，误差小于1.0%，展现出高精度、稳定性和可重复性。该方法适用于土木工程和机械设计等领域的材料选型，尤其适用于小直径金属丝。
研究不足
该方法需要昂贵的光谱分析仪进行解调，但可用低成本系统替代。它专为应变片不适用的小直径导线设计。
1：实验设计与方法选择：
本实验采用静态拉伸法对金属丝施加应变，并推导出布拉格波长偏移与杨氏模量的通用公式。选用光纤光栅（FBG）传感器因其具有高灵敏度及抗电磁干扰特性。
2：样品选择与数据来源：
使用直径约0.1毫米的金属丝（铜、铝、镍、钨），其标称杨氏模量数值取自数据手册作为对比依据。
3：1毫米的金属丝（铜、铝、镍、钨），其标称杨氏模量数值取自数据手册作为对比依据。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：设备包括放大自发辐射（ASE）光源、光环形器、光谱分析仪（OSA）、光纤光栅、热熔管（HMT）、熔接机、加载用砝码以及用于对比的CCD成像系统；材料为金属丝。
4：实验流程与操作步骤：
通过热熔管和熔接机将光纤光栅固定于金属丝。一端固定，另一端悬挂托盘以添加砝码施加轴向力。利用光谱分析仪测量不同受力下的布拉格波长偏移量，分别在拉伸与回弹方向进行测量并取平均值。
5：数据分析方法：
采用线性回归建立布拉格波长偏移与轴向力的关系，利用推导公式计算杨氏模量。将结果与标称值及CCD法测量值对比，并计算误差。
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