[發(fā)明專利]一種線性溫度傳感器陣列的標定裝置及方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201811184877.5 | 申請日： | 2018-10-11 |
| 公開（公告）號： | CN109141683A | 公開（公告）日： | 2019-01-04 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 羅志會;張宇;程文勝;劉敏;潘禮慶 | 申請（專利權(quán)）人： | 三峽大學(xué) |
| 主分類號： | G01K15/00 | 分類號： | G01K15/00 |
| 代理公司： | 宜昌市三峽專利事務(wù)所 42103 | 代理人： | 吳思高 |
| 地址： | 443002 *** | 國省代碼： | 湖北;42 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 溫度計 線性溫度傳感器 線性傳感器 塑料管 標定裝置 牽引繩 標定 鉑金 標定傳感器 固定架 傳感器 光纖光柵溫度傳感器 線性傳感器陣列 伸直 底部封閉 豎直固定 外界環(huán)境 彎曲應(yīng)力 溫度曲線 應(yīng)力影響 應(yīng)力狀態(tài) 解調(diào)儀 硬質(zhì)管 注滿水 測溫 放入 管口 靜水 測量 應(yīng)用 保證 | ||
一種線性溫度傳感器陣列的標定裝置及方法，包括硬質(zhì)管，固定架，線性傳感器陣列，高精度鉑金溫度計，解調(diào)儀。將線性傳感器與牽引繩固定，使傳感器不受應(yīng)力影響；將多個高精度鉑金溫度計固定在牽引繩上使其和待標定傳感器的位置相同；固定架將塑料管豎直固定，底部封閉，從管口注滿水，模擬實際靜水中的測溫環(huán)境；將固定好的線性傳感器和溫度計連同牽引繩一同放入塑料管中，保證傳感器在標定的過程中處于伸直不受應(yīng)力狀態(tài)。通過外界環(huán)境的溫度來改變塑料管中的溫度。對比線性傳感器和高精度鉑金溫度計的測量時間和溫度值，標定傳感器的溫度曲線。本發(fā)明公開的線性溫度傳感器的標定裝置及方法，克服了現(xiàn)有標定方法的精度低、一致性差、易受彎曲應(yīng)力影響等問題，在高精度光纖光柵溫度傳感器標定中具有重要的應(yīng)用價值。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及光纖溫度傳感領(lǐng)域，具體涉及一種線性溫度傳感器陣列的標定裝置及方法。
背景技術(shù)
光纖光柵傳感器陣列由于其具有高靈敏度、抗電磁干擾、大空間分布式測量以及便于組網(wǎng)等顯著優(yōu)點，在高精度溫度傳感領(lǐng)域應(yīng)用潛力巨大。但由于光纖光柵傳感器直接測量的是波長的變化，無法對溫度進行直接的反映。光纖光柵布拉格波長的變化與溫度的變化在一定條件下呈線性關(guān)系，通過對線性的光纖光柵傳感器進行溫度標定，確定光纖光柵波長變化量與環(huán)境溫度變化量的關(guān)系，即可通過波長準確計算出溫度值，實現(xiàn)光纖光柵對溫度測量。
常規(guī)的光纖光柵溫度傳感器的標定方法是直接將傳感器本身置于恒溫氣體箱或恒溫液體浴槽內(nèi)，由恒溫氣體箱或恒溫液體浴槽自帶的加熱源來改變環(huán)境溫度。實踐中發(fā)現(xiàn)，采用直接加熱方式來改變氣體或液體的溫度，受熱源工作方式及安裝位置的影響，以及介質(zhì)本身熱傳導(dǎo)特性的限制，恒溫氣體箱或恒溫液體浴槽內(nèi)的溫度分布并不均勻，盡管諸多恒溫裝置采用風(fēng)扇或攪拌器輔助熱擴散，但裝置內(nèi)不同位置的溫度差異仍然很大，如某品牌恒溫氣體箱顯示的溫度精度0.1℃，但實際的箱內(nèi)溫度的不均衡性大于0.5℃，恒溫油浴鍋加熱源附近和遠離區(qū)域的溫差大于0.5℃。而且一般恒溫氣體箱或恒溫液體浴槽體積較小，光纖光柵溫度傳感器陣列大多采用卷繞成盤的方式置于恒溫氣體箱或恒溫液體浴槽中進行標定。實驗中發(fā)現(xiàn)光纖光柵溫度傳感器成纜后纏繞在直徑為25cm的圓盤上與伸直狀態(tài)下的光纖光柵中心波長相差約10pm，說明光纖光柵溫度傳感器陣列在彎曲的情況下受到了應(yīng)力作用。當彎曲盤繞的光纖光柵置于恒溫氣體箱或恒溫液體浴槽中進行溫度標定時，由于光纖光柵傳感器受到應(yīng)力影響，標定出來的光纖光柵的中心波長與溫度會因此而呈現(xiàn)非線性關(guān)系，因此會對光纖光柵溫度標定的準確性。受上述標定條件的限制，傳統(tǒng)的光纖光柵傳感器溫度精度一般標稱為0.5℃。這種精度已經(jīng)能滿足火災(zāi)等一般溫度監(jiān)測的需求，但在諸如大壩溫度場、水環(huán)境、土壤含水率監(jiān)測等高精度的溫度場監(jiān)測中，已經(jīng)很難滿足現(xiàn)場溫度監(jiān)測的要求，例如對水環(huán)境的溫度梯度進行監(jiān)測時，需要光纖光柵傳感器的溫度測量精度要求優(yōu)于0.1℃，采用傳統(tǒng)的標定裝置及方法已經(jīng)很難滿足高精度光纖光柵溫度傳感器的標定需求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為克服現(xiàn)有線性溫度傳感器標定方法精度低，一致性差，易受彎曲應(yīng)力影響等問題，提供了一種線性溫度傳感器的標定裝置及方法。
本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：
一種線性溫度傳感器的標定裝置，包括硬質(zhì)管、線性溫度傳感器陣列、溫度計、解調(diào)儀、固定架。
所述硬質(zhì)管底端封口并留有閥門，頂端開口；固定架將硬質(zhì)管垂直固定；
所述硬質(zhì)管中充滿液態(tài)導(dǎo)熱介質(zhì)；
所述線性溫度傳感器陣列的一端沿硬質(zhì)管頂端的開口向下自由放置，線性溫度傳感器陣列的另一端接入解調(diào)儀；
所述溫度計與線性溫度傳感器陣列上的傳感點并聯(lián)固定。
所述液態(tài)導(dǎo)熱介質(zhì)為水或油。
所述線性溫度傳感器陣列為光纖光柵陣列。
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