[發明專利]一種分布式光纖應變傳感標定系統及方法

在審

• 申請號: 202011064710.2
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112066904A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 閆志學;侯繼勇;韓敏
• 申請（專利權）人: 中國電力科學研究院有限公司
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16
• 代理公司: 北京中巡通大知識產權代理有限公司 11703
• 代理人: 李宏德

本申請提出一種分布式光纖應變傳感標定系統及方法，該系統包括底座、滑軌、滑動塊、傳動座、動力裝置、光纖固定端、位移傳動裝置和測量裝置；通過設置光纖固定端和滑動塊，對光纖或光纜進行拉伸，通過其拉伸的變化量除以標測距，即得到分布式光纖傳感系統的應變值，采用該辦法更加直觀準確的得到應變值，提高光纖應變傳感出廠及安裝施工的應變精度、靈敏度、測量范圍等的指標準確性，確保工程應用效果優良。

技術領域

本發明涉及光纖通信技術領域，尤其涉及一種分布式光纖應變傳感標定系統及方法。

背景技術

光纖傳感的機理是將光源入射的光束經由光纖送入傳感前端，在傳感前端內與外界被測參數發生相互作用，使傳感前端中光的光學性質如光的強度、波長、頻率、相位、偏振態等發生變化，成為被調制的光信號，再經過光纖送入光電器件、經解調后獲得被測參數。

光纖傳感具有很多優異的性能，例如：具有抗電磁和原子輻射干擾的性能，徑細、質軟、重量輕的機械性能；絕緣、無感應的電氣性能；耐水、耐高溫、耐腐蝕的化學性能；溫度、應變、位移、振動、聲波、輻射等多種物理量的感知性能；光損小、易集成、長距離的工程適用性能等，它能夠在人達不到的地方(如高溫區)，或者對人有害的地區(如核輻射區、危化場所)，起到實時感知監測的作用。

分布式光纖傳感是利用光纖的一維空間連續特性進行測量的技術，在光纖長度方向上對沿光纖分布的環境參數進行連續測量，并獲取被測量的空間分布狀態和隨時間變化的信息。目前技術成熟的分布式光纖傳感技術主要有OTDR(光時域反射儀)、BOTDA(布里淵光時域分析)、BOTDR(布里淵時域反射)、DTS(分布式光纖拉曼溫度傳感)、sagnac(薩格納克干涉儀)、michelson(邁克爾遜干涉儀)、OFDR、φ-OTDR(相位光時域反射儀)、COTDR(相干光時域反射儀)、FBG、P-OTDR(偏振光時域反射儀)、DVS(分布式光纖振動傳感)、DAS(分布式光纖聲音傳感)等，可以用于幾公里甚至上百公里的光損、溫度、應變、振動、方向、聲音等信息感知。但是由于分布式光纖傳感是近些年發展的新技術，其產品化及工程適用性還有待解決。

光纖傳感技術是近十多年來的熱點技術，其在石油石化、土木建筑、航空航天、交通運輸、軍工、電力、消防、安防、醫療等行業得到快速發展，并取得不少落地技術應用。不同光感原理的光纖傳感產品眾多，光纖傳感儀器設備基本上都已經成熟，但光纖傳感的發展遠遠不能滿足市場需求，主要表現在(1)感知物理量的傳感比較單一，不能滿足行業的廣泛需求；(2)傳感的行業適用性較差，需要匹配各行業特點定制開發專用傳感；(3)多物理場耦合情況下的傳感單一感知能力差，傳感的物理場解耦技術有待解決；(4)光纖傳感的封裝工藝可靠性欠缺，需要新技術、新工藝和新材料來解決；(5)光纖傳感的標定檢測設備匱乏且技術不成熟，嚴重制約傳感精度等關鍵指標。

例如，現有技術中與本發明最接近的技術方案是：“基于布里淵散射的光纖應變和溫度同時標定裝置和方法，授權號：CN 103115642 B”，該發明專利技術：本發明公開了屬于分布式光纖傳感測量技術領域，特別涉及一種基于布里淵散射的光纖應變和溫度同時標定裝置和方法。該裝置包括光纖布里淵傳感器測量設備，還包括防震支架、金屬管以及恒溫設備，該方法利用線膨脹系數較大且穩定的金屬管制作應變標定裝置，通過在金屬管外壁刻寫螺紋精確控制光纖位置；利用金屬管上光纖同時承受應變和溫度、松弛光纖只承受溫度的特點，進行溫度和應變的同時標定；使用恒溫設備對金屬管上光纖和松弛光纖施加精確可控的應變和溫度；通過詳細的標定步驟進行光纖應變和溫度系數的標定；本發明通過設計光纖布里淵傳感器的應變和溫度高精度同時標定裝置和方法，解決了應變標定誤差大、應變和溫度標定效率低的問題。