一种光纤传感系统一致性试验方法

摘要

本发明光纤传感系统产品一致性的检测方法基于对光纤传感系统的性能指标的研究分析，制定出相应的试验方案，并根据试验方案的要求对其所需的夹具、设备及材料进行标准化的选型和对整体试验设备等的架设进行设计；再根据产品技术规范的要求及运行试验方法从批量生产的产品中筛选出符合要求的标准样品即标准件，并将其性能指标作参考；最后将批量生产产品与标准件进行性能比对来实现的。本发明的光纤传感系统产品一致性的检测方法通过试验、筛选的方式选取标准样品，使标准样品的性能满足并优于技术规范及相关标准要求，从而确保所有被检验产品在性能指标上都能符合技术规范及相关标准要求。

主权项

一种光纤传感系统产品一致性的检测方法，其特征在于，该检测方法包括有试验条件设计阶段、标准样品选定阶段和批量产品一致性检测阶段：所述的试验条件设计阶段包括有夹具、设备及材料选型环节和设备架设环节，夹具、设备及材料选型环节包括：光缆、单模光纤、栅栏、实心钢球、档板、数据采集工控机和双层屏蔽网线的具体型号和规格选择；在所述的设备架设环节中：a） 将两盘单模光纤的前端熔接上FC/APC接头的单模尾纤，尾端分别熔接光缆的两芯，并确保熔接后的单模光纤从FC/APC接头至单模光纤与光缆熔接点处的长度4.8km±20cm；b） 将光缆从单模光纤与光缆熔接点处开始，以正弦波形架设在栅栏上，确保架设在栅栏上的光缆长度不小于200m, 其余部分盘起放置栅栏末侧；c） 从单模光纤与光缆熔接点处计算，在栅栏上的光缆100m处及200m处分别固定上档板，并确保档板的中心点位置与栅栏上沿的垂直高度为1m；d） 将两个带有长度1m以上线绳的实心钢球分别固定在栅栏的上沿，实心钢球重量为0.5kg，固定点位置分别与两只档板的中心位置垂直，并确保实心钢球的中心点与固定点的长度为1m；e） 将待测样品接入AC 220V电源，用双层屏蔽网线连接数据采集工控机，并将两盘单模光纤的FC/APC接头分别接到待测样品两个光信号输出端口上，待测样品指待检查的产品或标准件；在标准样品选定阶段包括有试验方法设定和标准件筛选，其中试验方法包括有设定试验条件、检查原始数据、试验响应时间、试验定位精度和试验探测距离精确度；试验条件是指试验均在正常条件下进行，下列条件定义为正常条件：环境温度为15℃～30℃，相对温度为5%～75%，大气压力为86～106kpa；检查原始数据需要先按照上述设备架设方案架设试验系统，再开启待测样品与数据采集工控机，设定数据采集工控机的IP地址与待测样品相匹配，待二者通信正常后开启监测软件；最后运行稳定后打开监测软件中原始数据波形图，原始数据曲线应波动均匀，波动范围F应在5000（1±100）Hz～7000（1±100）Hz之间，波动幅度f≤±100 Hz(即f=F_下限‑5000或F_上限‑7000≤±100Hz)；试验响应时间需要先按照上述设备架设方案架设试验系统，再开启待测样品与数据采集工控机，设定数据采集工控机的IP地址与待测样品相匹配，待二者通信正常后开启监测软件，然后任选一个固定在栅栏上的金属钢球，将其以钢球中心位置与固定点位置距离为半径，沿垂直方向抬起至栅栏上沿水平位置，自由释放金属钢球使其做单摆运动，并沿垂直方向冲击在档板上；用精度为0.1s的秒表记录从自由释放钢球到监测软件出现干扰信号的时间，得响应时间t=T‑ 2∏(l/g)^∧≈T‑1 ，其t为响应时间，T为从自由释放金属钢球到软件出现干扰信号的总时间，l为单摆摆长1m，g为重力加速度取9.8m/s；重复操作5次，记录每次t值；换另一个固定在栅栏上的金属钢球，重复步骤上述操作；最后取10次t值中最大值作为响应时间；试验定位精度需要先按照上述设备架设方案架设试验系统，再开启待测样品与数据采集工控机，设定数据采集工控机的IP地址与待测样品相匹配，待二者通信正常后开启监测软件，然后任选一个固定在栅栏上的金属钢球，将其以金属钢球中心位置与固定点位置距离为半径，沿垂直方向抬起至栅栏上沿水平位置，自由释放钢球使其做单摆运动，并沿垂直方向冲击在档板上，记录监测软件中干扰信号的位置坐标A；选择另一个固定在栅栏上的金属钢球重复进行冲击操作，记录监测软件中干扰信号的位置坐标B；计算定位精定ω=|A‑B|‑100；重复上述操作5次，取5次ω的最大值作为定位精度；试验探测距离精确度需要先按照上述设备架设方案架设试验系统，再开启待测样品与数据采集工控机，设定数据采集工控机的IP地址与待测样品相匹配，待二者通信正常后开启监测软件，然后选固定在栅栏上的光缆200m处档板所对应的金属钢球，将其以钢球中心位置与固定点位置距离为半径，沿垂直方向抬起至栅栏上沿水平位置，自由释放钢球使其做单摆运动，并沿垂直方向冲击在档板上，记录监测软件中干扰信号的位置坐标X；重复上述操作5次，取5次X的最大值作为探测距离，计算探测距离精确度x=| X‑5000|；标准件筛选包括如下操作：选择不少于10台的同一批生产的合格产品，用不少于3个测试人员，对每台样品进行至少10次检验，检验包括原始数据检查、响应时间试验、定位精度试验及探测距离试验，记录所有数据，用xbar‑R控制图分析法对每一台样品每项试验的所有数据进行分析，从而筛选出一台样品作为标准件，其性能参数要求如下：10次检验中性能参数最稳定；原始数据波动范围：F在5000（1±100）Hz～7000（1±100）Hz之间，且波动幅度f值最小；响应时间：t≤2.8s且t值最小；定位精度：ω≤9m且ω值最小；探测距离精确度：x≤9m且x值最小；所述的批量产品一致性检测阶段包括有性能偏差范围设定环节和待测样品一致性检查环节：性能偏差范围设定环节中将筛选的标准件的各项试验的数据，用xbar‑R控制图分析法分析出的其均值作为性能偏差的参考值并进行存档备案，各参数表示如下：原始数据波动幅度的参考值：f_参；响应时间的参考值：t_参；定位精度的参考值：ω_参；探测距离精确度的参考值：x_参；待测样品的各项试验的数据作为测量值表示如下：原始数据波动幅度的测量值：f_样；响应时间的测量值：t_样；定位精度的测量值：ω_样；探测距离精确度的测量值：x_样；性能偏差指待测样品的各项试验数据测量值与参考值之间的差；性能偏差的表示及范围设定如下：原始数据波动幅度的性能偏差：Δf= f_样‑f_参≤±100Hz；响应时间的性能偏差：Δt= t_样‑t_参≤±0.2s；定位精度的性能偏差Δω=ω_样‑ω_参≤±1m；探测距离精确度的性能偏差Δx= x_样‑ x_参≤±1m； 所述待测样品一致性检查环节中，按照上述设备架设方案架设试验系统，再开启待测样品与数据采集工控机，设定数据采集工控机的IP地址与待测样品相匹配，待二者通信正常后开启监测软件，进行原始数据检查，记录原始数据波动幅度f_样；进行响应时间试验，记录响应时间t_样；进行定位精度试验，记录定位精度ω_样；进行探测距离试验，记录探测距离精确度x_样；算各项试验的性能参数偏差；判定待测样品一致性。