[發明專利]礦用光纖光柵傳感器的標定裝置及標定方法

有效

• 申請號: 201310134523.0
• 申請日: 2013-04-18
• 公開（公告）號: CN103196481A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 方新秋;梁敏富;劉曉寧;呂明俊
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00;G01L25/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 程化銘

技術領域

本發明涉及一種礦用傳感器的標定裝置及標定方法，特別是一種礦用光纖光柵傳感器的標定裝置及標定方法。

背景技術

我國煤礦安全事故常有發生，使得國家及各部門對煤礦安全逐步重視。雖然我國煤礦安全監測得到很好的推廣與應用，但是現有的煤礦安全監測領域仍受到前所未有的考驗，對現有煤礦安全監測越來越重視，同時對其要求也越來越高。光纖光柵自問世以來，已廣泛應用于光纖傳感領域，特別是近年來，光纖光柵傳感器的發展及應用。光纖光柵傳感技術是隨著光纖光柵制作技術的發展而崛起的一種嶄新的傳感技術。

目前我國煤礦安全監測系統所用的均是傳統的機械式或者電阻式傳感器，而相比較傳統的傳感器，光纖光柵傳感器具有抗電磁干擾、抗腐蝕、電絕緣、高靈敏度等優點。因此，將光纖光柵傳感器用于石油、巖土、煤礦等領域擴展已成為趨勢，并得到現場驗證。雖然光纖光柵傳感器發展迅速并且應用廣泛，但是到目前為止，市場上沒有專門的礦用光纖光柵傳感器的標定裝置及標定方法，現在社會上使用的光纖光柵傳感器都是按照供貨商提供的系數，屬于通用系數，精確度低，當工作環境變化時，就會很大程度影響測量結果，特別是在煤礦這種特殊的工作環境，光纖光柵傳感器測量的準確與否對煤礦的影響尤為致命。

發明內容

為了克服上述技術中的不足，本發明的目的是要提供一種實現電磁控制和手動控制、工作方便可靠、載荷可均勻加載、精確度高的礦用光纖光柵傳感器的標定裝置及標定方法。

為實現本發明的目的，通過如下的技術方案實現：一種礦用光纖光柵傳感器的標定裝置包括：液壓系統、保護柜、安置在保護柜外的油箱液位顯示計、安置有高精度壓力表和功能按鈕的控制箱、安裝有手動控制閥和電磁控制閥的操作臺、液壓站和安裝有拉伸油缸的實驗架，其中拉伸油缸通過油管與操作臺連接，與拉伸油缸相連的油缸活塞桿安置在實驗架內，夾具設置在實驗架的一端，用于固定待標定構件；

液壓系統包括：電磁換向閥、手動換向閥、油泵、電機、過濾器、溢流閥、壓力轉換器和油箱；電磁換向閥和手動換向閥的第一入口并聯后同時與壓力轉換器和液壓站的一端連接，壓力轉換器的另一端接壓力表；電磁換向閥和手動換向閥的第二入口并聯后同時與液壓站的另一端連接，電磁換向閥和手動換向閥的出口串聯后一端同時與油箱和溢流閥的一端連接，另一端與油泵的輸出端連接，油泵的輸入端通過過濾器接油箱，溢流閥的另一端接油箱。

所述的高精度壓力表能夠顯示加載載荷時的力，壓力表量程為0MPa~60MPa。

所述的功能按鈕包括啟停按鈕、啟動指示燈、前進按鈕和后退按鈕，其功能是控制系統的啟動與停止、指示裝置的工作狀態及控制拉伸油缸的伸縮動作。

所述的設在操作臺上的手動控制閥和電磁控制閥串聯在液壓系統，其功能是分別獨立操作控制拉伸油缸的工作方式。

所述的液壓站內所用為46#抗磨液壓油。

所述的拉伸油缸的缸徑為160mm。

所述的油缸活塞桿的直徑為70mm，最大工作行程為1000mm。

一種礦用光纖光柵傳感器的標定裝置及標定方法，所述的標定方法根據靜態標定中比較法的標定思想可按如下步驟進行標定：

（1）安裝：按照發明裝置，根據不同結構的礦用光纖光柵傳感器，將待標定的礦用光纖光柵傳感器連接安裝在正確的位置，礦用光纖光柵傳感器通過光纖接到光纖光柵靜態解調儀上，光纖光柵靜態解調儀通過網線與安裝有監測處理軟件的電腦端連接；

（2）標定：

a、標定前；礦用光纖光柵傳感器安裝完畢，檢查無誤后，按下裝置操作箱上的啟動按鈕，使裝置進入工作狀態；

b、標定中；按下操作箱上的前進和后退功能按鈕控制油缸將油壓作用在活塞桿上，使其伸長和縮進，活塞桿的動作可使光纖光柵傳感器受力，并均勻加載壓力，及時記錄裝置上高精度壓力表上的壓力數值；光纖光柵靜態解調儀通過解調光纖的光波信號至電信號，電腦存儲解調后的電信號并由監測處理軟件記錄標定時光纖光柵傳感器的波長變化數值；

c、標定后；將記錄的壓力數值和光纖波長變化數值進行后期處理，得到壓力-波長的關系曲線，并進行曲線擬合和回歸分析，得到擬合曲線方程，從而完成對光纖光柵傳感器線性度、靈敏度的標定；

（3）光纖光柵傳感器標定結束后，按下操作箱上的停止按鈕使裝置停止工作；

所述步驟（1）中的礦用光纖光柵傳感器包括礦用光纖光柵應變傳感器、礦用光纖光柵壓力傳感器、礦用光纖光柵位移傳感器。