[發明專利]光纖光柵傳感器多功能測試裝置及方法

有效

• 申請號: 202010323280.5
• 申請日: 2020-04-22
• 公開（公告）號: CN111578977B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 馮德全;喬學光;羅小東;白燕
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00;G01D21/02
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 郝燕燕

1.一種光纖光柵傳感器多功能測試裝置，其特征在于：光學平臺（10）上設置有應變力施加機構和傳感器加熱機構，所述的應變力施加機構為第一齒輪齒條平移臺（11）上設置有三維組合平移臺（12），三維組合平移臺（12）上設置有推拉力計（1），推拉力計（1）上設置有傳感器連接器（2）；所述的傳感器加熱機構為第二齒輪齒條平移臺（8）上設置有旋轉升降臺（9），旋轉升降臺（9）上設置有恒溫加熱器（7），第二齒輪齒條平移臺（8）與第一齒輪齒條平移臺（11）移動方向垂直，所述的恒溫加熱器（7）為溫度控制器上設置有加熱平板，溫度控制器和加熱平板通過導線相連，加熱平板上設置有保溫罩（3），位于保溫罩（3）內加熱平板上設置有傳感器固定器（4）；位于光學平臺（10）一側設置有光纖光柵解調設備（6）和測溫儀（5），測溫儀（5）的探頭放置在保溫罩（3）內。

2.根據權利要求1所述的一種光纖光柵傳感器多功能測試裝置，其特征在于：所述的保溫罩（3）是由四塊耐高溫隔熱板首尾相接圍成矩形框與頂部可拆卸安裝的真空玻璃板構成，保溫罩（3）的側壁上設置有光纖光柵傳感器光纖出口、測溫儀（5）探頭入口和傳感器連接器（2）入口。

3.根據權利要求1所述的一種光纖光柵傳感器多功能測試裝置，其特征在于：所述的傳感器固定器（4）的結構為底座平板的一側豎直設置有側板，底座平板和側板上設置有陣列螺孔。

4.根據權利要求1所述裝置的光纖光柵傳感器的拉力、位移、溫度、應變傳感測試方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1.安裝待測光纖光柵傳感器和測溫儀探頭

a.將待測光纖光柵傳感器固定在傳感器固定器（4）上，蓋上保溫罩（3），測溫儀探頭通過保溫罩（3）側壁測溫儀探頭入口伸入到保溫罩（3）內，打開保溫罩（3）上真空玻璃板，調整測溫儀探頭位置使測溫儀探頭與待測光纖光柵傳感器接觸，將測溫儀探頭固定在傳感器固定器（4）上；

b.調節三維組合平移臺（12）豎向位移螺旋測微套筒，使位于推拉力計（1）前端的傳感器連接器（2）與待測光纖光柵傳感器一端受力點等高，調節第一齒輪齒條平移臺（11）和第二齒輪齒條平移臺（8），使傳感器連接器（2）與待測光纖光柵傳感器一端受力點粗略對準，微調三維組合平移臺（12）的橫向位移螺旋測微套筒、縱向位移螺旋測微套筒、豎向位移螺旋測微套筒，使傳感器連接器（2）與待測光纖光柵傳感器一端受力點精確對準，將傳感器連接器（2）與待測光纖光柵傳感器固定相聯；

S2.光纖光柵解調設備連接

將待測光纖光柵傳感器的另一端尾纖通過保溫罩（3）側壁光纖光柵傳感器光纖出口穿出，并與光纖光柵解調設備相連，關閉保溫罩（3）上真空玻璃板；

S3.光纖光柵傳感器拉力或位移或應變或溫度傳感測試

a.室溫下，調節三維組合平移臺（12）橫向位移螺旋測微套筒，使推拉力計（1）前端的傳感器連接器（2）產生橫向定量位移，從而使待測光纖光柵傳感器產生位移形變，最終使光纖光柵波長發生漂移，通過三維組合平移臺（12）螺旋測微套筒刻度讀出待測光纖光柵傳感器受力點位移大小，通過推拉力計（1）讀出待測光纖光柵傳感器受力大小，通過光纖光柵解調設備讀出光纖光柵波長，連續定量加載或減載橫向位移或拉力，記錄位移或拉力變化與光纖光柵波長變化，即可達到待測光纖光柵傳感器位移或拉力傳感測試，通過數據分析得到待測光纖光柵傳感器位移或拉力傳感性能參數；

b.根據待測光纖光柵傳感器物理結構模型，將待測光纖光柵傳感器位移或拉力變化轉換為待測光纖光柵傳感器應變變化，通過數據分析得到待測光纖光柵傳感器應變傳感性能參數；

c.打開恒溫加熱器（7）開關，設定加熱溫度，對待測光纖光柵傳感器進行加熱，測溫儀（5）讀出待測光纖光柵傳感器實際溫度值，光纖光柵解調設備（6）讀出待測光纖光柵傳感器的光纖光柵波長值，連續定量改變恒溫加熱器（7）的設定溫度值，對待測光纖光柵傳感器進行升溫或降溫，記錄待測光纖光柵傳感器的溫度變化和光纖光柵波長變化，即可達到待測光纖光柵傳感器溫度傳感測試，通過數據分析得到待測光纖光柵傳感器溫度傳感性能參數；

S4. 不同溫度下待測光纖光柵傳感器拉力或位移傳感測試

打開恒溫加熱器（7）開關，設定加熱溫度，對待測光纖光柵傳感器進行加熱，待恒溫加熱器溫度恒定時，測溫儀（5）讀出待測光纖光柵傳感器實際溫度值；調節三維組合平移臺（12）橫向位移螺旋測微套筒，使推拉力計（1）前端的傳感器連接器（2）產生橫向定量位移，從而使待測光纖光柵傳感器產生位移形變，最終使光纖光柵波長發生漂移，通過三維組合平移臺（12）螺旋測微套筒刻度讀出待測光纖光柵傳感器受力點位移大小，通過推拉力計（1）讀出待測光纖光柵傳感器受力大小，通過光纖光柵解調設備（6）讀出光纖光柵波長，連續定量加載或減載橫向位移或拉力，記錄位移或拉力變化和光纖光柵波長變化，即可達到設定溫度下待測光纖光柵傳感器位移或拉力傳感測試；改變恒溫加熱器（7）加熱溫度，重復上述實驗步驟，即可得到不同溫度下待測光纖光柵傳感器拉力、位移傳感測試，通過數據分析得到待測光纖光柵傳感器在不同溫度下拉力、位移傳感器傳感性能參數。

5.根據權利要求1或4所述的一種光纖光柵傳感器多功能測試裝置，其特征在于：所述的步驟S3中恒溫加熱器（7）的溫度調節范圍是0℃～450℃。