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这篇文章是关于一种面向结构沉降的改进型FBG传感器的设计、理论模型、仿真和实验分析的研究。以下是对文件核心内容的分点总结：

1. 研究背景与动机：

• 研究背景：沉降问题是工程建设中的重要安全因素，特别是在高层建筑和地基承载力较弱的环境中。FBG传感器常用于沉降检测，但存在灵敏度不足和受倾斜、温漂干扰的问题。

• 动机：为了提高FBG型沉降传感器的灵敏度和抗干扰能力，设计了一种改进型FBG传感器。

2. 传统FBG沉降传感器的问题：

• 倾斜干扰：实际沉降过程中往往伴随倾斜，导致浮力不完全作用于悬臂梁拉伸方向，引入测量误差。

• 温漂干扰：罐体传感结构中的液体会蒸发，导致液面降低，使测试结果存在漂移误差。

3. 改进型FBG沉降传感器的设计：

• 结构改进：将悬臂梁结构改为直拉结构，采用双FBG应变传感器配置，通过比值计算消除倾斜和液位变化引起的误差。

• 工作原理：利用FBG波长偏移量的比值对标，实现沉降量的精确测量。

4. 理论模型：

• 应变与波长偏移关系：建立了FBG传感器应变与波长偏移的函数关系，并引入温度补偿系数以提高测量精度。

• 液位与浮力分析：分析了圆柱形漂浮罐体的浮力变化对FBG波长偏移的影响，建立了相应的数学模型。

5. 仿真分析：

• 仿真环境：在ANSYS软件中进行应力场分布仿真，模拟不同浮力条件下的应力响应。

• 结果分析：仿真结果显示，改进型FBG传感器在不同浮力条件下的应力响应均在可识别范围内，验证了设计的有效性。

6. 实验分析：

• 实验设置：在实验室中模拟沉降过程，使用精密升降台进行位移控制，测量FBG的波长偏移量。

• 结果与验证：实验结果显示，波长偏移量与模拟沉降量成线性关系，灵敏度显著提高，且测试结果稳定波动小。

• 倾斜与温漂测试：验证了改进型FBG传感器在倾斜和温度变化下的抗干扰能力。

7. 性能评估：

• 灵敏度：改进型FBG传感器的灵敏度均值为107.45pm/mm，是传统单FBG结构的近三倍。

• 稳定性：测试过程中数据稳定性优于30.0pm，波动均低于1.0%。

• 抗干扰能力：在倾斜和温漂测试中表现优异，基本不受外界干扰影响。

8. 结论与应用前景：

• 结论：改进型FBG传感器通过差分计算和比值求解有效提高了灵敏度和抗干扰能力。

• 应用前景：该传感器在建筑物沉降监测中具有更高的实用价值和应用潜力。