FBG传感系统在精密焊接中的革命性实践

在航空航天发动机涡轮叶片焊接车间里，一道看似平稳的焊接弧光背后，隐藏着微米级形变与数百兆帕应力的激烈博弈。传统应变片因易受电磁干扰、无法承受高温而止步于此，光纤布拉格光栅传感系统正为精密焊接工艺打开高精度动态监测的新维度。

一场穿越高温火线的数据革命

图1 圆筒环缝纵向焊接残余应力的分布

图2 圆盘镶块封闭焊缝中的焊接应力

图3 焊接方向对横向残余应力分布的影响

飞机制造商在新型钛合金薄壁结构焊接中，长期受困于焊接变形导致的工件报废。以耐高温FBG传感器+FGI高速光纤光栅解调仪为核心，可构建全流程应力监测系统：

精密布网：在焊缝两侧0.5mm热影响区植入4组正交FBG阵列；

动态捕捉：通过时间波长温度三维同步解调技术，以400kHz采样率完整记录焊接熔池形成、热流扩散、冷却收缩全周期应变演化；

智能解析：波长偏移量转换为残余应力分布云图，精准定位。

技术破壁：从实验室到工业现场的三重跃迁

1.极端环境适应性突破

传统FBG传感器在焊接飞溅、高频振动场景下存活率不足60%，通过金属毛细管铠装与激光微焊固定工艺，使传感器机械强度提升8倍。

2.多物理场智能解耦

独创的温度应变双参量自补偿算法，通过参考光栅与热电偶数据融合，将交叉敏感误差从12%压缩至0.8%.

让工业感知穿透时空界限

从单点FBG到分布式解调系统，从静态监测到μs级动态捕捉，持续突破工业感知的时空分辨率极限。目前，我们的高温FBG传感器，在油气管道、电力设备、等20余个领域落地。

当每一道焊缝的应力脉搏都被精准感知，当每一台设备都拥有预测风险的“第六感”，这便是工业智能进化的下一个路标。

技术亮点速览

耐高温：800℃持续工作＞30min

高动态：最高400kHz采样率，1pm分辨率

强抗扰：电磁场下误差＜0.5%

引纤长度：0-1km（可定制）

信噪比：30dB±5dB。