[發明專利]一種基于光纖傳感器高溫環境下的應變測量方法

有效

• 申請號: 201710352945.3
• 申請日: 2017-05-18
• 公開（公告）號: CN106931898B
• 公開（公告）日: 2019-06-18
• 發明（設計）人: 隋廣慧;陳爽;江琴;吳天;武洪波;張慧君
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司北京長城計量測試技術研究所
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 張利萍

1.一種基于光纖傳感器高溫環境下的應變測量方法，其特征在于，具體包含以下步驟：

步驟一、測試工作環境下應變測量

a)設計被測試件試驗點位置：通過試驗點位置設計，保證試驗過程中，光纖應變傳感器和光纖溫度傳感器安裝位置附近的溫場分布均勻；

b)安裝傳感器到被測試件：采用標準工藝將光纖應變傳感器和光纖溫度傳感器分別安裝到被測試件試驗點位置；

c)記錄試驗前傳感器輸出信號值：將光纖應變傳感器和光纖溫度傳感器接入解調設備，通過設備操作軟件設置解調參數，保證數據采集解調正常，記錄傳感器輸出信號值分別為X_ε0、X_T0，其中X_ε0為光纖應變傳感器在實測試驗前輸出信號值，X_T0為光纖溫度傳感器在實測試驗前輸出信號值；

d)記錄實測環境下傳感器輸出信號值：啟動試驗設備，達到試驗工作條件后，記錄傳感器輸出信號值分別為X_ε1、X_T1，其中X_ε1為光纖應變傳感器在實測環境下輸出信號值，X_T1為光纖溫度傳感器在實測環境下輸出信號值；

步驟二、模擬環境下復現應變測量數據

a)設計加工標準件：標準件的材料及熱處理工藝要與被測試件一致；

b)設計標準件上傳感器安裝位置：通過傳感器安裝位置設計，保證在模擬溫度及機械力加載環境中，光纖應變傳感器和光纖溫度傳感器安裝位置附近的溫場分布均勻；

c)安裝傳感器到標準件：采用標準工藝將光纖應變傳感器和光纖溫度傳感器分別安裝到標準件試驗點位置；

d)安裝標準件：將標準件安裝到溫度及機械力加載裝置上，將光纖應變傳感器和光纖溫度傳感器接入解調設備，通過設備操作軟件設置解調參數，保證數據采集解調正常；

e)復現實測試驗初始溫度：啟動溫度加載，觀察光纖溫度傳感器的輸出信號值X_T2，直至X_T2＝X_T0時，停止溫度加載，記錄此時加載溫度值T₀以及光纖應變傳感器的輸出信號值X_ε2，其中，X_ε2為光纖應變傳感器在模擬試驗前輸出信號值，X_T2為光纖溫度傳感器在模擬試驗前輸出信號值；

f)復現實測試驗工作溫度：繼續進行溫度加載，觀察光纖溫度傳感器的輸出信號值X_T3，直至X_T3＝X_T1，停止溫度加載，記錄此時加載溫度值T₁，其中，X_T3為光纖溫度傳感器在模擬環境下輸出信號值；

g)復現實測試驗加載機械力：啟動機械力加載，觀察光纖應變傳感器的輸出信號值X_ε3，直至X_ε3-X_ε2＝X_ε1-X_ε0，其中，X_ε3為光纖應變傳感器在模擬環境下輸出信號值；

h)計算機械力產生的應變：通過測量標準件變形，可計算得到此時標準件由于機械力加載產生的應變ε₁，其中，ε₁為標準件在T₁溫度下，機械力加載產生的應變；

步驟三、應變值獲取

a)計算溫度產生的應變：根據公式ε_T＝α×(T₁-T₀)，計算得到溫度加載產生的應變，其中，ε_T為標準件在T₁溫度下，由于線膨脹產生的應變，T₁為在模擬環境下，當X_T3＝X_T1時，加載的溫度值，T₀為在模擬環境下，當X_T2＝X_T0時，加載的溫度值；

d)計算實測試驗中應變值：根據公式ε＝ε₁+ε_T＝ε₁+α×(T₁-T₀)，計算得到被測試件在實測試驗中的應變值，其中，α為標準件在20℃～T₁溫度下，線膨脹系數，ε為高溫環境下應變測量值。