[發明專利]復合多功能光纖振動測試裝置及測試方法

有效

• 申請號: 202010156511.8
• 申請日: 2020-03-09
• 公開（公告）號: CN111256809B
• 公開（公告）日: 2021-12-24
• 發明（設計）人: 高華;高磊;周樂;李興財
• 申請（專利權）人: 寧夏大學
• 主分類號: G01H9/00
• 分類號: G01H9/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 郭楠

本發明公開了一種復合多功能光纖振動測試裝置及測試方法，該裝置包括簡支梁振動組件、基于FBG的光纖光柵振動傳感測試模塊、基于OFDR的分布式光纖振動傳感測試模塊、計算機、溫濕度傳感裝置、鋰電池組和觸控顯示屏；基于FBG的光纖光柵振動傳感測試模塊包括光纖光柵傳感器和FBG數據采集儀；基于OFDR的分布式光纖振動傳感測試模塊包括分布式光纖傳感器和OFDR數據采集儀；簡支梁振動組件包括簡支梁、夾具支座、激振裝置、導軌、功率放大器和低頻信號發生器。本發明通過FBG和OFD兩種振動傳感測試模塊對簡支梁長度方向不同點激振過程中的全段應變分布同時測試，通過兩者的結合實現了對簡支梁振動時梁上應變分布的動態測試，得出外力驅動簡支梁振動時應變的兩個測試結果并作差，實現了對光纖振動測試的互補。

技術領域

本發明涉及監測儀器領域中的光纖振動測試裝置，尤其涉及一種復合多功能光纖振動測試裝置及測試方法。

背景技術

隨著經濟的快速穩定發展，在各類民用、工業設施的建設中，對各類設施、結構構件的實時動態監測也得到人們越來越多的重視，通過對各類對象如建筑中梁、柱、墻構件，市政工程中的管道的微弱振動測試，能夠有效監控各類設施的工作健康狀態，實現動態監測管理，有效預防各類設施的失效和破壞。

隨著工業智能化的不斷推進，新型傳感技術得到越來越多的重視和應用。布拉格光纖光柵傳感器FBG(Fiber Bragg Grating)作為新型傳感器的一個重要分支，可實現對溫度、應變的監測，由于其抗電磁干擾、耐腐蝕、單點精度高、體積小、易于測量的優勢在各類工程技術領域得到廣泛應用。同時，光頻域反射技術OFDR(Optical Frequency DomainReflectometer)作為新興技術，具有精度高、抗干擾能力強、測量范圍大、監測距離長的優勢，可對溫度、振動、應變、斷點損耗進行監測，也漸漸得到越來越多的應用。

基于FBG傳感技術與基于OFDR的傳感技術也有各自的限制因素，FBG監測位置單一，監測范圍?。籓FDR技術監測范圍大，可實現分布式測量，但是一定范圍內的單點敏感度低，但是目前尚沒有對兩種技術針對同一振動測試對象測試結果快速比較分析的裝置出現。

發明內容

發明目的：本發明提供一種復合多功能光纖振動測試裝置及測試方法，以簡支梁為測試對象，通過FBG和OFDR兩種傳感技術，對簡支梁長度方向不同點激振過程中的全段應變分布進行同時測試，以解決現有技術中存在的不足之處。

技術方案：本發明復合多功能光纖振動測試裝置，包括簡支梁振動組件、基于FBG的光纖光柵振動傳感測試模塊、基于OFDR的分布式光纖振動傳感測試模塊、溫濕度傳感裝置、計算機、鋰電池組和顯示屏；

基于FBG的光纖光柵振動傳感測試模塊包括光纖光柵傳感器和FBG數據采集儀；光纖光柵傳感器在簡支梁表面長度方向布設；

基于OFDR的分布式光纖振動傳感測試模塊包括分布式光纖傳感器和OFDR數據采集儀；分布式光纖傳感器在簡支梁表面長度方向U形布設；

簡支梁振動組件包括簡支梁、夾具支座、激振裝置、導軌、功率放大器和低頻信號發生器；簡支梁位于夾具支座上；簡支梁上布有刻度線和多個光纖光柵傳感器定位點；導軌位于簡支梁下方；激振裝置與功率放大器和低頻信號發生器連接；激振裝置在導軌上橫向往復移動時使簡支梁產生振動，振動時基于FBG的光纖光柵振動傳感測試模塊對簡支梁長度方向的特定測試點振動應變進行測量的同時，基于OFDR的分布式光纖振動傳感測試模塊實時測試簡支梁上不同激振點作用下振動時應變分布數據，應變顯著的特定測試點振動位置的應變數據通過計算機比對、作差后顯示于顯示屏上。

激振裝置包括激振器和電動馬達，激振器位于簡支梁底部，激振器由電動馬達驅動并通過輪子在導軌上橫向移動。

激振裝置的移動速度通過速度檔位開關控制。