[發明專利]一種光纖光柵應變傳感器標定與疲勞檢測系統

在審

• 申請號: 201610895916.7
• 申請日: 2016-10-14
• 公開（公告）號: CN107036543A
• 公開（公告）日: 2017-08-11
• 發明（設計）人: 祝連慶;張鈺明;何巍;董明利;駱飛;劉鋒;閆光
• 申請（專利權）人: 北京信息科技大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 北京律恒立業知識產權代理事務所(特殊普通合伙)11416
• 代理人: 顧珊,龐立巖

技術領域

本發明涉及一種光纖光柵應變傳感器標定與疲勞檢測系統。

背景技術

光纖光柵是具有里程碑意義的一種光纖無源器件，因其抗電磁干擾、耐腐蝕、高絕緣性、測量參量廣、便于復用組網、可微型化等獨特的優點，發展非常迅速，已在電子信息、航空航天、材料與化工、建筑與環境、地下管網、能源以及軍事國防等領域獲得了重要應用。

在結構健康監測領域，光纖光柵傳感器大量用于應變參數的監測。目前，通常采用金屬封裝后的光纖光柵傳感器粘貼或焊接在結構的表面，或直接采用光纖光柵埋植于復合材料對結構的應變狀態進行監測。但目前此兩種方式的應變測量靈敏度只能按供貨商提供的系數或理論值，屬通用系數，精確度低。

到目前為止，對于光線光柵應變傳感器靈敏度的標定還沒有一種即可靠又比較精確的標定方法，而精確的靈敏度是保證測量結果的精確性和可重復性的重要參數。

發明內容

根據本發明的一個方面，提供了一種利用等強度懸臂梁進行光纖光柵應變傳感器標定與疲勞壽命檢測的方法，所述方法包括如下步驟：

a)搭建所述測試系統，依次連接寬帶光源，光環形器，光纖光柵解調儀，單模光纖，布拉格光纖光柵傳感器，光纖，電阻應變片，夾具，等強度懸臂梁和應變采集設備，其中，

所述寬帶光源發出的光經過所述單模光纖與所述光環行器的第一端口相連，所述寬帶光源發出的光通過所述單模光纖跳線傳輸至所述光環行器的第二端口，經過與之相連的布拉格光纖光柵傳感器的反射后，具有特定中心波長的反射光再次進入所述光環形器的第二端口，該反射光從所述光環行器的第三端口出射，進入所述光纖光柵解調儀；

b)通過直線促動器向所述等強度懸臂梁上施加負載以造成等強度懸臂梁產生應變；

c)通過所述電阻應變片采集測得所述應變片電阻變化大小，輸出到應變采集設備，并轉換為測點的應變值；

d)通過光纖光柵解調儀計算讀取所述等強度懸臂梁產生的應變造成的所述布拉格光纖光柵傳感器的反射光發生的峰值平移；

e)計算出懸臂梁應變與布拉格光纖光柵傳感器的反射光發生峰值平移之間的關系，從而計算出布拉格光纖光柵傳感器的應變程度，實現所述布拉格光纖光柵傳感器的標定與疲勞檢測。

優選地，所述布拉格光纖光柵傳感器其波長范圍為1525-1565nm。

優選地，所述布拉格光纖光柵傳感器的波長解調分辨率為1pm。

優選地，所述寬帶光源的波長處于C波段或者C+L波段。

優選地，所述應變片是由敏感柵構成。

優選地，所述應變采集測得所述應變片電阻變化大小，并轉換為測點的應變值。

優選地，所述關系曲線通過線性擬合或最小二乘擬合得到。

優選地，當進行疲勞壽命檢測時，通過直線促動器對所述等強度懸臂梁實施循環加載，觀察光纖光柵解調儀中反射光譜中心波長的偏移情況，判斷其疲勞極限。

根據本發明的利用等強度懸臂梁進行光纖光柵應變傳感器標定與疲勞壽命檢測的方法，對于光線光柵應變傳感器靈敏度的標定可以實現可靠又比較精確的標定方法，其精確的靈敏度保證了測量結果的精確性和可重復性。

應當理解，前述大體的描述和后續詳盡的描述均為示例性說明和解釋，并不應當用作對本發明所要求保護內容的限制。

附圖說明

參考隨附的附圖，本發明更多的目的、功能和優點將通過本發明實施方式的如下描述得以闡明，其中：

圖1示出了本發明的光纖光柵應變傳感器標定與疲勞壽命檢測系統的系統結構圖；

圖2示出了本發明的光纖光柵應變傳感器標定與疲勞壽命檢測系統的具體結構放大圖。

圖3示出了激光輸出縱模漂移的變化隨撓度Y的變化的波形圖。

具體實施方式

在下文中，將參考附圖描述本發明的實施例。在附圖中，相同的附圖標記代表相同或類似的部件，或者相同或類似的步驟。

通過參考示范性實施例，本發明的目的和功能以及用于實現這些目的和功能的方法將得以闡明。然而，本發明并不受限于以下所公開的示范性實施例；可以通過不同形式來對其加以實現。說明書的實質僅僅是幫助相關領域技術人員綜合理解本發明的具體細節。

針對本發明結合示意圖進行詳細描述，在詳述本發明實施例時，為便于說明，表示器件結構的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應限制本發明保護的范圍。此外，在實際制作中應包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。