[發明專利]一種管束結構流致振動的光纖光柵測試方法

在審

• 申請號: 202110526183.0
• 申請日: 2021-05-14
• 公開（公告）號: CN113375898A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 王立聞;劉標;彭凡;莫堃;張沛;楊霄;徐娜;張帆;鄧超
• 申請（專利權）人: 東方電氣集團科學技術研究院有限公司
• 主分類號: G01M10/00
• 分類號: G01M10/00;G01H9/00
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 蔣斯琪

本發明公開了一種管束結構流致振動的光纖光柵測試方法，首先在測試中合理選擇光纖光柵布局位置，將光纖光柵粘貼于測試管外壁并進行防水處理；然后充分利用光纖光柵抗干擾能力強、分布式測量、傳輸損耗小等優點，用于替代傳統應變片的測試，僅一根光纖即可實現十個以上測點應變的測量，結果不受外界溫度干擾，具有測試成本低、安裝過程簡單、測試精度高、溫度自補償、測點多等優點，能為管束結構應力和疲勞壽命分析提供數據輸入，能輕松實現水環境下管束結構的分布式應變測量，可替代大量應變片的使用，操作簡單，測試成本低，能以較低成本實現管束結構流致振動應變的分布式準確測量，具有較高的應用推廣價值。

技術領域

本發明屬于管束結構流致振動測試領域，具體涉及一種管束結構流致振動的光纖光柵測試方法。

背景技術

管束結構，一般管數量較多，在流致振動測試中所需的應變測點也多。傳統測量方式，最多就是采用應變片進行測量。但是這種傳統測量方式，除了應變片采購成本多，還會存在應變片安裝操作繁瑣，連接關系復雜，連接信號線多且亂等缺點。在安裝過程中，也會耗費大量的人力物力。

而光纖光柵技術，是近期比較熱門的測試技術，以其抗干擾能力強、分布式測量、遠程傳輸信號損耗小等優點，正廣泛運用于風電，交通軌道等測試領域。

因此本發明考慮在管束結構流致振動測試中，運用光纖光柵測量技術實現管束結構流致振動應變的測試需求。

發明內容

本發明提供的一種管束結構流致振動的光纖光柵測試方法，利用光纖光柵的特性，能夠解決傳統應變測試方法應變測點多，測試安裝程序繁瑣等問題。

本發明的技術方案如下：

一種管束結構流致振動的光纖光柵測試方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟一，首先，根據力學理論，通過管束結構形式和邊界條件確定管束結構應變響應水平較高的位置，一般流體進出口區域和跨距偏長管的應變響應較大，宜選為光纖光柵布置位置；

步驟二，根據選擇的光纖光柵布置位置，依次在測試管的外壁粘貼光纖光柵，與信號連接線的一端連接，然后對光纖光柵進行封裝；

步驟三，信號連接線的另一端通過接插件密封連接至外部測試系統；

步驟四，對管束結構進行耐水壓測試，驗證光纖光柵和接插件的密封效果；

步驟五，將試驗的管束結構移至測試臺架，連入外部水循環系統，并開始管束結構流致振動光纖光柵應變測試測試試驗，其中，穩定工況下單次采集時間至少為3min，單個工況重復次數至少為5次；

步驟六，統計各測點處的應力應變數據，為管束結構中管的應力強度和疲勞壽命分析提供數據輸入。

所述信號連接線設置于測試管管內，一端在光纖光柵附近通過穿線孔引出與光纖光柵連接，另一端從管束結構的端部導出，通過接插件密封連接至外部測試系統。

本發明中，采用的光纖光柵為精密元器件，靈敏度為1.2pm/με，出廠前執行嚴格的標定程序，粘貼時應注意不要彎折或使用外力破壞，以免造成光纖光柵波長的變化，影響應變測試結果。

因為單根光纖光柵上包括有若干個應變測點，即一根光纖光柵就可用來測量多個位置的應變，輕松實現分布式測量，適用于管束結構流致振動測試應變測點多的需求。所以，在每個光纖光柵布置位置，只需要布置一根光纖光柵。

所述光纖光柵測試方法適用于不同溫度環境，可實現溫度自補償功能，無需擔心測試環境溫度的變化，并且經歷成熟封裝工藝處理的光纖光柵也可在流體沖刷環境下穩定工作。

步驟六中，所述應力應變數據用于為結構強度校核和疲勞壽命預測等提供關鍵數據；所述應力應變數據包括一段時間內的管不同位置的應變數據，以及不同測試流速工況下測量點的應變數據，數據處理中可選擇雨留計數法統計分析應變數據，作為疲勞壽命預測的依據，也可以取峰峰值或均方根值作為統計，為管束結構強度校核提供參考。