分布式光纤应变传感器率定方法和仪器

摘要

分布式光纤应变传感器目前广泛用于土木、水利、交通、石化、电力、医疗、机械、动力、船舶、航空、航天等各领域。本发明公开了一种用于分布式光纤应变传感器基本性能参数指标率定的专用仪器。该仪器由等强度悬臂梁、温度补偿板、静力加载系统、动力加载系统、动静态应变参考测量系统、三点挠度测量系统以及数据分析软件等7部分构成。对于待率定的分布式光纤应变传感器，本率定仪可以分别施加静力荷载或动力荷载，用以率定静态应变测量时的线性相关系数、应变系数、测量误差范围、测量精度、测量重复性指标；动态应变测量时的采样频率与实时性；以及静态挠度测量时的测量误差。以上率定参数指标可用于分布式光纤传感器测试数据的分析、处理与评估。

主权项

1、分布式光纤应变传感器率定方法，其特征是设有等强度悬臂梁和温度补偿块，梁悬臂顶即端部以内10mm处有一刀口，用来悬挂静力加载，刀口以内有长度为80-150mm的矩形梁体，用来传递静力荷载；其后为等强度悬臂梁的有效长度，梁体沿轴向的形状为T形，即一头大一头小，在梁体上表面中轴线标有刻度，用于分布式光纤传感器位置，即安装单模紧套光纤或经过封装后的单模紧套光纤或点式封装的光纤光栅，将待率定的单模紧套光纤用胶粘材料分布固定于等强度梁梁体上、下表面，光纤一端再用相同的胶粘材料固定于温度补偿块表面，另一端接入用于解调分布式光纤应变传感器的解调系统：先用分布式光纤应变计解调仪采集分布式光纤应变传感器的初始应变值；同时用动静态应变仪采集电阻应变计的初始应变值，如果是静载率定，还需要调节或记录三点挠度计上百分表或千分表的初始值；然后逐级加载，逐次采集或记录分布式光纤应变传感器、电阻应变计以及三点挠度仪的读数，用挠度计上百分表或千分计率定静载下的曲率；如果是动载率定，用动力加载系统使梁体产生振动，用动静态应变仪采集电阻应变计的动态应变谱，用分布式光纤应变传感器解调仪采集分布式光纤应变传感器的动态应变谱，比较分析动静态应变仪采集电阻应变计的动态应变谱和用分布式光纤应变传感器解调仪采集的动态应变谱，得到待率定的分布式光纤应变传感器的采样频率并对其实时性作出评价，并从所测得的总的分布式光纤应变值中加以扣除温度补偿段的应变值，以去除温度变化的影响。