[發明專利]一種全分布式光纖不同溫度下的應變系數標定裝置及方法

有效

• 申請號: 201711405331.3
• 申請日: 2017-12-22
• 公開（公告）號: CN108180854B
• 公開（公告）日: 2019-07-23
• 發明（設計）人: 安鵬舉;鄧清祿;唐輝明;蔣孝鵬;韋超群;申培武;寧奕冰;何成
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01K11/32;G01K15/00
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 馮必發

本發明提供一種全分布式光纖不同溫度下的應變系數標定裝置及方法，標定裝置包括實驗臺、液壓拉伸機構和光纖夾具，液壓拉伸機構包括滑臺和滑塊，光纖夾具包括第一夾具和第二夾具，標定裝置還包括具有水溫調節功能的浴槽和位移測量機構，浴槽固定于第一夾具與第二夾具之間，位移測量機構包括滑軌、第一防水位移計、第二防水位移計、第一被動滑塊和第二被動滑塊，滑軌固定于浴槽內第一夾具與第二夾具連線上，滑軌兩端分別固定著第一防水位移計和第二防水位移計，滑軌上安裝著第一被動滑塊和第二被動滑塊，第一被動滑塊和第二被動滑塊均與光纖同步運動。本發明的有益效果：浴槽和液壓拉伸機構獨立調節協同工作實現光纖在不同溫度下應變系數的標定。

技術領域

本發明涉及全分布式光纖傳感技術領域，尤其涉及一種全分布式光纖不同溫度下應變系數標定裝置及方法。

背景技術

全分布式光纖傳感技術的基本原理為當光纖受到外界應力、溫度等環境因素影響時，光纖中傳輸的光波特性參量如相位、頻率、偏振態等會發生相應變化，通過檢測這些參量的變化，就可以獲得外界被測參量的信息。目前基于布里淵散射的全分布式光纖感測技術主要有布里淵光時域反射(BOTDR)技術、布里淵光時域分析(BOTDA)技術、布里淵光頻域分析(BOFDA)技術和基于布里淵光柵的傳感技術。其中在巖土工程領域和結構物健康監測領域應用較為廣泛的為基于布里淵光時域反射(BOTDR)技術和布里淵光時域分析(BOTDA)技術。布里淵散射光的頻移變化與光纖所受的軸向應變以及環境溫度之間存在線性關系,通過測量布里淵頻移量,就可以得到光纖的軸向應變和環境溫度，計算公式如下：其中：

ν(ε，Τ)是光纖應變為ε，溫度為Τ時的布里淵頻移值

為應變系數

為溫度系數

光纖應變系數標定常規方法包括三種，分別是：等強度梁法、定滑輪法和定點拉伸法；光纖溫度系數的標定方法，一般采用恒溫水浴/油浴法。傳統標定設備中這兩個參數的標定都是分開進行，但是由于光纖加工工藝及護套等的影響其在不同的溫度環境下，應變系數可能會發生變化，這對于一些特殊工作環境下的光纖應變測量而言非常重要，因此對于光纖標定不僅要標定溫度系數和常溫下的應變系數，還需要標定光纖不同溫度下的應變系數，以使測量結果更精確，但目前并沒有相關設備可以實現上述目的。

發明內容

有鑒于此，本發明的實施例提供了一種全分布式光纖不同溫度下應變系數標定裝置。

本發明的實施例提供一種全分布式光纖不同溫度下應變系數標定裝置，包括實驗臺、液壓拉伸機構和光纖夾具，所述液壓拉伸機構包括下部的滑臺和上部的滑塊，所述滑臺固定于所述實驗臺上，所述光纖夾具包括用于夾緊光纖的相對設置的第一夾具和第二夾具，所述第一夾具固定于所述滑塊上，所述第二夾具固定于所述實驗臺上，所述標定裝置還包括具有水溫調節器的浴槽和位移測量機構，所述浴槽固定于所述實驗臺上所述第一夾具與所述第二夾具之間，所述位移測量機構包括滑軌、第一防水位移計、第二防水位移計、第一被動滑塊和第二滑被動滑塊，所述滑軌固定于所述浴槽內且位于所述第一夾具與所述第二夾具連線上，所述滑軌的兩端分別固定著所述第一防水位移計和所述第二防水位移計，所述滑軌上靠近所第一防水位移計還安裝著用于夾緊所述光纖的第一被動滑塊，所述滑軌上靠近所述第二防水位移計安裝著用于夾緊所述光纖的第二被動滑塊，所述液壓拉伸機構工作時，所述滑塊沿著所述滑臺滑動從而拉伸所述光纖向著遠離所述浴槽方向運動，所述第一被動滑塊和所述第二被動滑塊均與所述光纖同步運動。

進一步地，所述浴槽的形狀為長方體，所述浴槽與所述滑軌平行的兩側面均為透明鋼化玻璃或有機玻璃。

進一步地，所述浴槽相對兩側面所述光纖穿過處分別安轉著第一防水孔塞和第二防水孔塞，所述第一防水孔塞靠近所述第一防水位移計且距離大于1/2 個空間分辨率，所述第二防水孔塞靠近所述第二防水位移計且距離大于1/2個空間分辨率。