[實(shí)用新型]光纖光柵應(yīng)變傳感器校準(zhǔn)系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201120563863.1
• 申請(qǐng)日: 2011-12-29
• 公開（公告）號(hào): CN202403676U
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王鴻鵬;趙恩國;汪毅;陳藝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中船重工遠(yuǎn)舟（北京）科技有限公司
• 主分類號(hào): G01B11/16
• 分類號(hào): G01B11/16
• 代理公司: 北京捷誠信通專利事務(wù)所(普通合伙) 11221
• 代理人: 王衛(wèi)東

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及光纖光柵應(yīng)變傳感器，具體涉及光纖光柵應(yīng)變傳感器校準(zhǔn)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

光纖光柵傳感器（Fiber?Bragg?Grating?Sensor）是一種新型光纖傳感器，利用光敏光纖光纖光柵反射中心波長的改變反映周圍環(huán)境參數(shù)的變化，可以測量應(yīng)變、溫度、壓力、位移、加速度等多種物理量，由于光纖光柵傳感器具有抗電磁干擾、耐腐蝕、體積小、重量輕，幾何形狀可塑、傳輸容量大（可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)分布式測量）以及測量范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，因此，廣泛應(yīng)用于航空航天、土木工程、復(fù)合材料、石油化工等領(lǐng)域。其中，光纖光柵應(yīng)變傳感器是在工程領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛，技術(shù)最成熟的光纖傳感器。

光纖光柵應(yīng)變傳感器在使用前必須經(jīng)過校準(zhǔn)，以確保其測量精度。目前采用的方法是靜態(tài)測量校準(zhǔn)，即利用電阻應(yīng)變片進(jìn)行對(duì)比測量，具體做法是：通過將光纖光柵應(yīng)變傳感器安裝在粘貼有電阻應(yīng)變片的拉伸試件上，采用電阻應(yīng)變儀和光纖光柵解調(diào)儀分別同時(shí)測量拉伸試件的應(yīng)變量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)光纖光柵應(yīng)變傳感器的校準(zhǔn)。但是，由于電阻應(yīng)變片存在測量精度不高、電阻蠕變和零漂現(xiàn)象嚴(yán)重等問題，采用電阻應(yīng)變片這種校準(zhǔn)方法存在校準(zhǔn)精度不高、長期穩(wěn)定性差等缺點(diǎn)，已經(jīng)不滿足光纖光柵應(yīng)變傳感器校準(zhǔn)的需求。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是解決利用電阻應(yīng)變片對(duì)光纖光柵應(yīng)變傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)，存在校準(zhǔn)精度不高、長期穩(wěn)定性差的問題。

為了解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是提供一種光纖光柵應(yīng)變傳感器校準(zhǔn)系統(tǒng)，包括安裝光纖光柵應(yīng)變傳感器的拉伸試件以及拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)和處理單元，還包括一個(gè)光纖光柵解調(diào)儀和若干個(gè)納米光柵尺，所述拉伸試件裝夾在所述拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)上，所述納米光柵尺實(shí)時(shí)將所述拉伸試件的形變數(shù)據(jù)傳輸至所述處理單元，所述光纖光柵解調(diào)儀實(shí)時(shí)將光纖光柵應(yīng)變傳感器的波長數(shù)據(jù)傳輸至所述處理單元，所述處理單元根據(jù)拉伸試件的形變數(shù)據(jù)以及光纖光柵應(yīng)變傳感器的波長變化量之間的線性關(guān)聯(lián)關(guān)系獲得光纖光柵應(yīng)變傳感器的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)。

在上述方案中，所述納米光柵尺為四個(gè)，分別對(duì)稱地設(shè)置在所述拉伸試件的兩側(cè)，且測量方向相同。

本實(shí)用新型，使用精度更高的納米光柵尺獲得拉伸試件的形變數(shù)據(jù)，處理單元根據(jù)拉伸試件的形變數(shù)據(jù)以及光纖光柵應(yīng)變傳感器的波長變化量之間的線性關(guān)聯(lián)關(guān)系獲得光纖光柵應(yīng)變傳感器的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，提高了應(yīng)變光纖光柵傳感器的校準(zhǔn)精度。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；

圖2為本實(shí)用新型中的光纖光柵應(yīng)變傳感器以及納米光柵尺的布置圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作出詳細(xì)的說明。

如圖1、圖2所示，本實(shí)用新型提供的光纖光柵應(yīng)變傳感器校準(zhǔn)系統(tǒng)，包括拉伸實(shí)驗(yàn)機(jī)1、拉伸試件2、若干個(gè)納米光柵尺3、光纖光柵解調(diào)儀5和處理單元6，拉伸試驗(yàn)機(jī)1選用SANS-10KN型拉伸試驗(yàn)機(jī)，納米光柵尺3選擇德國海德漢公司的MT1271，光纖光柵解調(diào)儀5選擇QSA-01。

光纖光柵應(yīng)變傳感器4安裝在拉伸試件2上，拉伸試驗(yàn)機(jī)1通過上、下夾具將拉伸試件2的上、下兩個(gè)端部21、22夾住，下夾具不動(dòng)，上夾具按照試驗(yàn)設(shè)定的程序?qū)煸嚰?進(jìn)行拉伸。四個(gè)納米光柵尺3固定在兩個(gè)基座上面，每個(gè)基座固定兩個(gè)納米光柵尺，用于分別測量四個(gè)測量點(diǎn)31、32、33、34在拉伸試件2受拉伸情況下產(chǎn)生的拉力方向形變數(shù)據(jù)。四個(gè)納米光柵尺3分別對(duì)稱地設(shè)置在拉伸試件2的兩側(cè)，并且四個(gè)納米光柵尺3的測量方向一致。

拉伸試驗(yàn)機(jī)1按照設(shè)定的拉伸程序開始對(duì)拉伸試件2進(jìn)行拉伸作業(yè)，四個(gè)納米光柵尺3實(shí)時(shí)地將拉伸試件2的形變數(shù)據(jù)上傳給處理單元6（PC電腦），與此同時(shí)，拉伸試件2產(chǎn)生的應(yīng)變也改變了光纖光柵應(yīng)變傳感器4的中心波長，光纖光柵解調(diào)儀5讀取光纖光柵應(yīng)變傳感器4的波長數(shù)據(jù)并其上傳至處理單元6（PC電腦），處理單元6（PC電腦）接收到四個(gè)納米光柵尺3獲得的拉伸試件2的形變數(shù)據(jù)以及光纖光柵解調(diào)儀5獲得的光纖光柵應(yīng)變傳感器4的波長數(shù)據(jù)之后，進(jìn)行存儲(chǔ)、實(shí)時(shí)顯示和數(shù)據(jù)分析。由于光纖光柵傳感器的波長變化量與所測物體表面微應(yīng)變成線性關(guān)系，因此處理單元6可以根據(jù)拉伸試件2的形變以及光纖光柵應(yīng)變傳感器4的應(yīng)變之間的線性關(guān)聯(lián)關(guān)系獲得光纖光柵應(yīng)變傳感器的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)，對(duì)光纖光柵應(yīng)變傳感器進(jìn)行校準(zhǔn)。

由于本實(shí)用新型采用了精度更高的納米光柵尺來獲得拉伸試件的形變，因此，大大提高了光纖光柵應(yīng)變傳感器的校準(zhǔn)精度。

本實(shí)用新型不局限于上述最佳實(shí)施方式，任何人應(yīng)該得知在本實(shí)用新型的啟示下作出的結(jié)構(gòu)變化，凡是與本實(shí)用新型具有相同或相近的技術(shù)方案，均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。