[發(fā)明專利]一種光纖光柵溫度傳感器響應時間的測試方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810103134.4
• 申請日: 2018-02-01
• 公開（公告）號: CN108362401A
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發(fā)明（設計）人: 魯維佳;潘玉恒;劉珂;劉毅;王佶盛
• 申請（專利權）人: 天津城建大學;天津求實飛博科技有限公司
• 主分類號: G01K15/00
• 分類號: G01K15/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 程小艷

本發(fā)明公開一種光纖光柵溫度傳感器響應時間的測試方法，該測試方法是基于響應時間測試裝置，主要包括：首先，將參考光纖光柵無拉伸地固定在光纖夾持器上，保持其中心波長為1525nm；其次，調節(jié)參考光纖光柵的中心波長與待測光纖光柵的波長相同；再次，開啟寬帶光源；然后，放入溫箱中，設定所需的溫度值50?100℃，溫度穩(wěn)定30分鐘后，將待測光纖光柵放入溫箱；數據采集卡將來自光電探測器的信號送入計算機進行分析，將采集卡采集到的信號歸一化；最后待測光纖光柵的響應時間用時間常數τ衡量，定義為溫度上升為穩(wěn)態(tài)值的63.2％時所用的時間。本發(fā)明根據待測光纖光柵和參考光纖光柵反射譜的卷積運算得到，避免了解調儀對響應時間測試帶來的影響，檢測精度高。

技術領域

本發(fā)明光纖傳感檢測領域，具體涉及一種光纖光柵溫度傳感器響應時間的測試方法。

背景技術

光纖光柵溫度傳感器具有重量輕，體積小，抗電磁干擾，響應時間短等優(yōu)點，已經被廣泛應用于電力、油田、土木工程等領域。這些領域中的溫度變化速度較慢，屬于靜態(tài)或準靜態(tài)溫度測量，對光纖光柵溫度傳感器的響應時間要求并不高。但在海洋、航空航天等應用領域，要求光纖光柵溫度傳感器響應速度快，通常用時間常數t來衡量響應速度。因此，在溫度動態(tài)變化的應用場合，響應時間光纖光柵溫度傳感器的。

2014年，柳翔等(柳翔，勵強華，張巖宇，周世偉.FBG溫度傳感器響應時間滯后性的研究.光學技術，第40卷，第2期，156-159,2014.)指出光纖光柵溫度傳感器的響應速度受材料、熱交換系數和外包材料的影響，但并沒有精確測量光纖光柵溫度傳感器的的響應時間。2015年，張登攀等(張登攀，王瑨，王永杰.光纖光柵海洋溫度傳感器的快速響應特性.光電工程，第42卷，第3期，2015.)對金屬管封裝的光纖光柵溫度傳感器的響應時間進行測試，采用解調儀實時監(jiān)測波長變化，該測試裝置沒有考慮到解調儀的響應時間對測試結果的影響。2016年，YH Pan等提出了一種光纖光柵溫度傳感器響應時間測試裝置，由于裝置采用匹配光柵原理，因此要求參考光纖光柵與被測試的光纖光柵的中心波長嚴格相等。若被測光纖光柵的中心波長改變，須將參考光纖光柵更換為與被測光纖光柵同波長。這就增加了系統成本和測試過程的復雜度，且不適用于響應時間的批量測試過程。基于此，本發(fā)明提供一種光纖光柵溫度傳感器響應時間的測試方法。

發(fā)明內容

針對上述現有技術中存在的技術問題，本發(fā)明旨在提供一種光纖光柵溫度傳感器響應時間測試方法，以實現對光纖光柵溫度傳感器響應時間的準確測量。

為實現該技術目的，本發(fā)明的方案是：一種光纖光柵溫度傳感器響應時間的測試方法，該測試方法是基于響應時間測試裝置，所述響應時間測試裝置主要由以信號線順序連接的寬帶光源、環(huán)形器模塊、光電探測器和數據采集卡、計算機構成，所述環(huán)形器模塊封裝于外殼內，所述環(huán)形器模塊內串聯有第一環(huán)形器和第二環(huán)形器，第一環(huán)形器與第二環(huán)形器以端口相連，所述第一環(huán)形器連接待測光纖光柵，所述第二環(huán)形器連接參考光纖光柵；

所述光電探測器是將輸入的光信號轉化為模擬電壓信號；

所述數據采集卡采集由光電探測器得到的模擬電壓信號，并輸出給計算機；

所述計算機將由數據采集卡采集到的信號進行存儲、顯示和分析；

所述參考光纖光柵上設置有波長調節(jié)機構，所述波長調節(jié)機構主要由設置于所述參考光纖光柵兩端的光纖夾持器和設置于所述光纖夾持器下部且用于固定所述參考光纖光柵的位移臺構成，所述位移臺由底板和位于底板上的左右兩個光纖專用位移臺構成；

該測試方法具體包括如下步驟：

1)將參考光纖光柵無拉伸地固定在光纖夾持器上，保持其中心波長為1525nm；

2)利用光纖專用位移臺調節(jié)參考光纖光柵的中心波長與待測光纖光柵的波長相同：其中左右兩光纖專用位移臺之間靜止距離為100mm，分辨率為1μm；

3)開啟寬帶光源；