光纤光栅(FBG)应变传感器的光-力转换方程, 为其标准化设计、参数标定及精度分析的理论依据。基于Ansari光纤传感器的应变传递分析模型及弹性力学的基本理论, 建立了统一的埋入式光纤光栅应变传感器光-力转换的基本理论方程。方程的建立反映了传感器复合体内部及其与观测环境之间的力学耦合机制, 考虑了应变传递分析模型的各边界条件、变形协调条件, 以及传感器的所有几何尺寸。对传感器实例的实验研究表明, 这一理论方程基本可靠, 可成为光纤光栅应变传感器优化设计和性能分析的实用化理论工具。

基于光纤光栅应变传感的基本原理以及粘弹性力学的基本理论,建立了一种简化的光纤光栅应变传感器光力转换的时变方程。方程的建立忽略封装基体和纤芯的粘弹性力学行为,同时综合考虑观测环境封装基体粘结层(或涂层)光纤纤芯之间的弹性和粘弹性力学耦合机制。所建立的方程既包含了传感器的所有几何特征参数和力学特征参数,又可大为简化光力转换的时变分析过程,从而为光纤光栅应变传感应用于大型工程结构健康监测的长期性能评估(包括参数标定、信号校正、精度分析及误差估算)提供较为可靠、实用、简便的理论分析工具。