[發明專利]一種長距離大范圍光纖應變產生裝置及產生方法

有效

• 申請號: 201310265097.4
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN103344192A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 閆繼送;袁明;孫桂清;王東升
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十一研究所
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于光纖應變產生裝置領域，尤其涉及的是一種長距離大范圍光纖應變產生裝置及產生方法。

背景技術

光纖傳感器由于不受電磁影響、能在惡劣環境下長期工作、本質安全、靈敏度高，在工程上的應用越來越多，尤其是光纖應變傳感器，是光纖傳感器的主要研究方向之一，現已經被廣泛應用于建筑、安全、堤壩、工業等領域中。在光纖分布式應變測試儀(簡稱BOTDR)的研制、生產及光纖傳感系統的施工、驗收等過程中，需要應變產生裝置產生確定的應變量以用于對光纖分布式應變測試儀進行應變校準及對光纖傳感系統進行應變標定。傳統的應變產生裝置主要以等強度梁為主，作用光纖距離短，只能對不超過2m的短距離光纖產生應變，且產生的應變范圍小，最大應變僅為2000με左右，無法滿足BOTDR在20～200ns測試脈沖寬度的應變校準要求，也無法在2000～15000με應變范圍內進行應變校準。

現有的光纖應變傳感器在科研及測試過程中多采用等強度梁、懸掛重物等方法產生應變，專利ZL200410041124.0則提出了使用三維應變產生模擬臺產生應變。

但是在實際使用過程中，等強度梁由于本身的結構限制，很難對長度超過2m的光纖產生應變，且其產生的應變范圍也比較小(約為0-2000με)，同時由于使用等強度梁產生應變，光纖的受應變部分需要全部粘貼在等強度梁上，因此等強度梁產生的應變無法全部傳遞到光纖上，光纖所受到的應變受粘貼使用的膠的材質與粘貼手法的影響，其應變產生精度較低，誤差較大；而使用懸掛重物法產生應變，雖然可對較長光纖產生應變，但也很難達到20m，其應變產生范圍也同樣較小，且懸掛重物法無法直接得到應變值，需要根據懸掛重物的質量及光纖的彈性模量參數通過換算得到，而光纖的彈性模量與光纖的材料及摻雜有關，真實的彈性模量難以獲得，只能用理論值進行計算，因此，最終計算得到的應變值與實際應變值誤差較大；三維應變模擬臺則結構復雜，且應變產生長度較短，應變產生精度也較低。

因此，現有技術存在缺陷，需要改進。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術的不足，提供一種長距離大范圍光纖應變產生裝置及產生方法。

本發明的技術方案如下：

本發明提供一種長距離大范圍光纖應變產生裝置，其中，包括雙頻激光干涉測長裝置光源及探測器固定在左夾具承載平臺上，全反射裝置固定在右夾具承載平臺上，所述雙頻激光干涉測長裝置光源及探測器與所述全反射裝置組成測距激光光路，用于測量光纖位移及光纖應變值。

所述的光纖應變產生裝置，其中，所述左夾具承載平臺上及所述右夾具承載平臺上分別設置左側夾具及右側夾具，所述左側夾具及所述右側夾具對應設置，且當所述左夾具承載平臺上及所述右夾具承載平臺上緊密接觸時，所述左側夾具及所述右側夾具同時設置為緊密接觸。

所述的光纖應變產生裝置，其中，所述左側夾具承載平臺固定在電控位移臺基座上。

所述的光纖應變產生裝置，其中，所述電控位移臺基座固定設置在長距離移動滑軌上。

所述的光纖應變產生裝置，其中，所述測距激光光路的位移范圍為1-30米。

本發明還提供一種長距離大范圍光纖應變產生方法，其中，包括以下步驟：

步驟A：組成測距激光光路；

步驟B：記錄位移原點；

步驟C：將電控平移臺基座向左移動，使被測光纖受應變部分被繃直拉緊，再將電控平移臺基座反方向向右小步距移動，每次移動后，都要啟動BOTDR測試光纖被拉伸段的應變讀數，并記錄為Y，當Y減小至接近0時，記錄雙頻激光干涉測長裝置讀數，并標記為L0；

步驟D：以L0為起始點，將電控平移臺基座上的左夾具承載平臺再次向左移動，被測光纖受應變部分被繃直拉緊，同時觀測第二次BOTDR測試的應變讀數，并記錄為Z，記錄雙頻激光干涉測長裝置讀數，并標記為L1；

步驟E：計算光纖被拉伸后的長度值及產生的理論應變值；

步驟F：將Y和/或Z，與光纖的理論應變值比較，并根據比較值進行光纖應變校準。

所述的光纖應變產生方法，其中，步驟A中：組成測距激光光路的步驟為：

步驟A1：將雙頻激光干涉測長裝置光源及探測器固定在左夾具承載平臺上；

步驟A2：將全反射裝置固定于右夾具承載平臺上與所述光源及探測器組成測距激光光路。

所述的光纖應變產生方法，其中，所述測距激光光路的位移范圍為1-30米。