分析了光纤传感器应变传递率的影响因素，进行了粘贴式光纤传感器等强度梁试验。光纤传感器监测结构材料中应变分布的能力取决于材料与光纤之间的键合特性。取粘贴长度和胶体剪切模量两个参数，研究了分布式光纤传感器应变传递的顶端效应。结果表明：延长粘贴的光纤长度或提高胶体的剪切模量，可以使高应变传递段加长。工程应用中应选用剪切模量高的胶黏剂，粘贴长度应在粘贴测量段两端多粘贴5 cm，以保证测量段可以得到相对精确的应变结果。

表贴式光纤布拉格光栅传感器包括光纤、中间层、基体三部分,通过分析胶体与光纤的弹性模量比,探究胶体的弹性模量、泊松比、长度等因素对基体到光纤平均应变传递率的影响。实验结果表明,与未考虑弹性模量比时的平均应变传递率相比,考虑弹性模量比时,平均应变传递率随胶体弹性模量、长度的增加而增加,随胶体厚度、泊松比的增加而减小,随胶体宽度的增加先增加后减小,研究结果更符合实际应用情况。

建立了半平面体与光纤布拉格光栅传感器双向耦合的应变传递理论, 得到表面粘贴式光纤布拉格光栅传感器测量应变与半平面体应变之间的关系.将理论解、有限元解和实验数据进行对比以验证该理论的正确性, 并分析了应变传递率与半平面体弹性模量、半粘结长度的关系.结果表明: 理论解与实验值非常接近, 误差在4%以内, 应变传递率随着半平面体弹性模量的增大、半粘结长度的增长而逐渐增大, 对光纤布拉格光栅传感器的设计和应用具有一定的参考价值.

利用裸光纤布拉格光栅测量结构物表面应变，基于光纤层-胶结层-基体层的应变传递模型，从理论上分析了预张拉对应变传递率的影响,并通过实验进行了验证。利用预张拉光栅与未预张拉光栅同时测量了等强度梁正反两面的应变。实验中为排除黏贴长度及厚度的影响，采用LOCTITE点胶机控制滴胶量，得到应变随荷载变化的曲线，并与等强度梁理论应变值进行对比，得到应变传递率与荷载的关系曲线。结果表明，在测拉应变时，预张拉光栅的应变传递率高于未预张拉光栅的应变传递率，且两者都在96%以上；在测压应变时，预张拉光栅的应变传递率低于未预张拉光栅的应变传递率，且两者均在95%以上，与理论分析相符。这说明对测拉应变的实验，预张拉能提高应变传递率；而对测压应变的实验，预张拉会降低应变传递率。

考虑现有光纤布拉格光栅(FBG)传感器的应变传递理论均未考虑传感器对基体应变的影响, 本文针对FBG传感器粘贴于薄板的情况研究了薄板的应变传递理论。由于光纤应变与薄板应变并不相等, 故研究了光纤应变与薄板应变之间的关系以提高FBG传感器的测量精度。建立了粘贴于薄板表面的FBG传感器应变传递理论, 分析了FBG传感器与薄板之间的相互作用; 利用有限元法(FEM)和实验法验证了理论的正确性。最后, 分析了薄板参数对应变传递率的影响。结果显示: FEM解与理论解的误差在4%以内, 实验值和理论解误差在5%以内, 应变传递率随着薄板厚度和弹性模量的增加而逐渐增大。该理论模型完全满足FBG传感器精度要求, 对其实际应用具有一定的指导意义。

由于用表面粘贴式光纤布拉格光栅(FBG)传感器测量应变时会影响基体的应变分布, 本文研究了光纤应变与基体应变之间的关系。针对该类传感器建立了基体与光纤之间的应变传递函数用以修正测量应变, 然后研究了FBG传感器与基体之间的相互作用。最后, 利用有限元分析(FEA)和实际实验对提出的理论进行了验证。结果显示: 光纤应变的FEA解与理论解的误差在5%以内, 实验解与理论解的误差在8%以内, 结果表明该理论完全满足表面粘贴式FBG传感器的精度要求。另外, 分析了黏结层和基体对应变传递的影响, 结果显示: 平均应变传递率和应变传递率随着基体弹性模量的增加而增加, 但它们随着黏结层顶端厚度和底端厚度的增加而逐渐减小。