[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

一種光纖光柵傳感器多功能測試裝置及方法，光學平臺上設有應變力施加機構和傳感器加熱機構，應變力施加機構為第一齒輪齒條平移臺上設有三維組合平移臺，三維組合平移臺上設有推拉力計，推拉力計上設有傳感器連接器；傳感器加熱機構為第二齒輪齒條平移臺上設有旋轉升降臺，旋轉升降臺上設有恒溫加熱器，加熱平板上設有保溫罩，位于保溫罩內加熱平板上設有傳感器固定器；光學平臺一側設有測溫儀和光纖光柵解調設備，測溫儀的探頭放置在保溫罩內，該裝置可進行光纖光柵傳感器溫度、位移、拉力、應變單參量傳感性能測試，也可同時進行溫度和位移或拉力或應變雙參量傳感性能測試，具有結構簡單、體積小、操作方便、耗能低、多功能測試的優點。

技術領域

本發明屬于光纖光柵傳感器技術領域，具體涉及到一種光纖光柵傳感器多功能測試裝置及方法。

背景技術

光纖光柵傳感器由于具有抗電磁干擾、體積小、重量輕、耐腐蝕、易于實現波分、時分和空分復用等優點在光纖傳感領域倍受矚目。近年來，光纖光柵傳感器在土木工程、公共交通、軍事、航天、醫療等領域的應用有諸多報道。光纖光柵傳感器是利用光纖光柵隨外界物理量的變化，如溫度、應變的變化會引起光纖光柵反射光譜或透射光譜的中心波長漂移的特點，通過檢測波長漂移量可實現對物理量的測量。由于光纖光柵對溫度和應變同時敏感，所以解決溫度應變交叉敏感問題是光纖光柵傳感器工程化應用的關鍵技術。基于參考光纖光柵、雙波長疊柵、不同結構直徑光柵對和光纖光柵FP腔等方法設計制作的光纖光柵溫度應變區分測量傳感器的報道很多，但是對制作好的光纖光柵傳感器進行性能測試時，通常采用的方法是先后獨立的做溫度測試和應變測試，然后對測試數據進行說明。沒有對光纖光柵傳感器同時進行溫度應變測試的主要原因在于光纖光柵傳感器在做溫度測試時，通常是放在恒溫水浴箱或鼓風干燥箱中進行，無法對光纖光柵傳感器施加定量的應力使其發生等量應變；或者在光纖光柵傳感器在做應變測試時，無法定量改變光纖光柵傳感器的溫度。

由于光纖光柵傳感器作為一種新型傳感器，在工程領域還沒有普及化應用，所以能夠同時進行光纖光柵傳感器溫度應變測試的裝置未見論文報道和產品出售，目前急需一種能夠同時進行光纖光柵傳感器溫度應變(位移、拉力)的測試裝置。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種體積小、結構簡單、操作方便、耗能低的光纖光柵傳感器多功能測試裝置。

解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種光纖光柵傳感器多功能測試裝置，光學平臺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上設置有三維組合平移臺，三維組合平移臺上設置有推拉力計，推拉力計上設置有傳感器連接器；所述的傳感器加熱機構為第二齒輪齒條平移臺上設置有旋轉升降臺，旋轉升降臺上設置有恒溫加熱器，第二齒輪齒條平移臺與第一齒輪齒條平移臺移動方向垂直，所述的恒溫加熱器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，位于保溫罩內加熱平板上設置有傳感器固定器；位于光學平臺一側設置有光纖光柵解調設備和測溫儀，測溫儀的探頭放置在保溫罩內。

作為一種優選的技術方案，所述的保溫罩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，保溫罩的側壁上設置有光纖光柵傳感器光纖出口、測溫儀探頭入口和傳感器連接器入口。

作為一種優選的技術方案，所述的傳感器固定器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。

本發明還提供一種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上，蓋上保溫罩，測溫儀探頭通過保溫罩側壁測溫儀探頭入口伸入到保溫罩內，打開保溫罩上真空玻璃板，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上；