研究背景与意义：

应变测量在结构健康监测中具有重要意义，广泛应用于航空航天、建筑结构、生物医学等领域。

光纤光栅传感器因其抗电磁干扰、远距离数据传输能力强、便于安装、长期稳定等优点，在应变传感领域备受青睐。

然而，传统光纤光栅应变传感器存在量程有限和灵敏度不足的问题，难以满足所有应变测量需求。

研究目的：

提出一种灵敏度系数可调的光纤光栅应变传感器设计方法，通过调节弹性基片上圆环的几何参数实现灵敏度的灵活调控。

利用温度补偿光纤光栅消除环境温度变化对测量结果的干扰。

传感器设计与原理：

传感器结构：由两根裸光纤光栅和一个圆环式弹性基片组成。一根光纤光栅悬空粘贴于圆环上，用于测量应变；另一根粘贴在固定端平板上，用于温度补偿。

增减敏原理：通过调整圆环结构的几何参数（如外径、内径等）来改变传感器的灵敏度系数，实现增敏或减敏效果。

理论模型与计算：

建立了传感器的理论模型，通过材料力学公式推导出灵敏度系数的计算公式。

通过调整圆环结构的尺寸参数，可以精确控制传感器的灵敏度。

有限元仿真分析：

建立了传感器的三维模型，并使用有限元软件进行仿真分析。

仿真结果显示，传感器的变形情况均匀稳定，灵敏度系数与理论计算结果高度吻合，验证了设计的合理性。

实验验证：

进行了应变灵敏度标定实验，结果表明传感器在±3000με量程范围内的灵敏度为0.49pm/με，线性相关系数达到0.99以上。

重复性误差为0.68%，迟滞误差为2.96%，显示出良好的稳定性和可靠性。

进行了温度标定实验，验证了温度补偿光纤光栅的有效性，能够消除环境温度变化对测量结果的干扰。

传感器性能与应用前景：

该传感器具有体积小、抗电磁干扰、能消除环境温度影响等优点。

在结构健康监测和大应变测量领域具有广泛的应用前景。

传感器结构简单、便于安装且自带温补功能，能有效应用于工程实际中。

未来展望：

提出了进一步提升传感器性能的方法，如选择弹性模量更大的胶水、改用焊接式安装等。

指出通过调整圆环结构的尺寸比例，可以进一步扩展应变传感器的量程。