[發明專利]一種光纖光柵傳感器陣列的溫度標定裝置及方法

在審

• 申請號: 201811185763.2
• 申請日: 2018-10-11
• 公開（公告）號: CN109269679A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 羅志會;張宇
• 申請（專利權）人: 宜昌睿傳光電技術有限公司
• 主分類號: G01K15/00
• 分類號: G01K15/00
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 吳思高

一種光纖光柵的溫度標定裝置及方法，溫度標定裝置包括水浴池、溫度計、光纖光柵傳感器陣列、光纖光柵解調儀。所述水浴池包括內、外嵌套的塑料容器、隔熱體，內層塑料容器底部與隔熱體上支撐面粘貼，隔熱體下支撐面與外層塑料容器內底粘接，夾層中充滿空氣，形成天然的絕熱層。內層塑料容器的內底部設有固定架，固定架上固定光纖光柵傳感器陣列，光纖光柵傳感器陣列連接光纖光柵解調儀。內、外嵌套的塑料容器頂部放置絕熱蓋，溫度計的測溫探頭插入絕熱蓋的預留孔中，溫度計的測溫探頭部分沒入水中，溫度計的顯示模塊用于實時監測和顯示水環境溫度。本發明克服了現有恒溫箱和恒溫油浴鍋精度不夠、標定時間長、系統搭設復雜等問題，具有精度高、速度快、操作簡單等優點。

技術領域

本發明涉及光纖溫度傳感領域，具體涉及一種光纖光柵的溫度標定裝置及方法。

背景技術

隨著溫度傳感器應用領域的不斷拓展，對高精度分布式溫度傳感器陣列的需求已經非常迫切。與傳統電類溫度傳感器(鉑電阻、熱電偶等)相比，光纖光柵溫度傳感器陣列具有不產生自熱、抗電磁干擾、高靈敏度、輕質柔性、多參量復合傳感、大空間分布式測量及便于組網的顯著優點，在高精度溫度傳感領域應用潛力巨大。但光纖光柵傳感器直接解調的是波長，在工程應用時，需要對光纖光柵傳感器的溫度特性進行標定。常規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，由恒溫氣體箱或恒溫液體浴槽均通過自帶的加熱源來改變內部溫度。實踐中發現，采用直接加熱方式來改變空氣或液體的溫度，受熱源工作方式、安裝位置，以及介質本身熱傳導特性的限制，恒溫氣體箱或恒溫液體浴槽內部的溫度分布存在明顯的不均勻，盡管有風扇或攪拌器輔助熱擴散，但裝置內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℃，但實際箱內的溫度差大于0.5℃，恒溫油浴鍋加熱源附近和遠離區域的溫差大于0.5℃。受上述裝置精度的限制，傳統的光纖光柵傳感器溫度精度一般標稱為0.5℃。這種精度很難滿足諸如大壩溫度場、水環境、土壤含水率監測等高精度的溫度場監測，例如對水環境的溫度梯度進行監測時，需要光纖光柵傳感器的溫度測量精度要求優于0.1℃。

此外，光纖光柵傳感器陣列是一種線性結構，采用傳統方法對長距離的線性傳感器陣列進行標定時，需要構建大體積、內部溫度場分布均勻的恒溫標定裝置，這涉及配套的結構及水電等硬件建設，投入大，經濟效益差。

發明內容

為克服現有恒溫裝置溫度精度不夠、標定時間長、系統搭設復雜等方面的不足。本發明提供了一種光纖光柵傳感器陣列的溫度標定裝置及方法，利用導熱性良好的水作為介質，采用獨立外加熱方式產生熱水，通過冷熱水勾兌改變標定裝置中水環境的溫度均衡性，實時測量水溫和波長，獲取溫度-波長的特性曲線。本發明克服了現有恒溫裝置精度不夠、標定時間長、系統搭設復雜等問題，具有標定精度高、速度快、操作簡單等優點，在光纖光柵傳感器陣列的溫度特性標定中具有重要的應用價值。

本發明采取的技術方案為：

一種光纖光柵傳感器陣列的溫度標定裝置，包括水浴池、溫度計、光纖光柵傳感器陣列、光纖光柵解調儀。所述水浴池包括內、外嵌套的容器、隔熱體，內層容器底部與隔熱體上支撐面粘貼，隔熱體下支撐面與外層容器內底粘接，夾層中充滿空氣，形成天然的絕熱層。內層容器的內底部設有固定架，固定架上固定光纖光柵傳感器陣列，光纖光柵傳感器陣列連接光纖光柵解調儀。

內、外嵌套的容器頂部放置絕熱蓋，溫度計的測溫探頭插入絕熱蓋的預留孔中，溫度計的測溫探頭部分沒入水中，溫度計的顯示模塊用于實時監測和顯示水環境溫度。

該裝置還包括一個加熱裝置，加熱裝置用于快速加熱一定體積的水至沸騰，與水浴池中的冷水勾兌。

該裝置還包括恒溫氣體箱，用于為水浴池提供外圍環境溫差。

所述固定架為三腳支撐的環形結構，采用熱傳導性差的樹脂制作而成，固定架膠結固定在內層容器的內底。

所述光纖光柵傳感器陣列通過尼龍扎帶固定在水浴池內的固定架上。