光纤光栅应变传感器的标定方法、装置和系统制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光纤光栅应变传感器的标定方法、装置和系统。该标定方法包括：获取已标定的光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系；获取预设标定环境中待标定的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系；通过光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，以及待标定的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系，计算光纤光栅应变传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，标定光纤光栅应变传感器的灵敏度系数。根据本发明专利技术实施例提供的光纤光栅应变传感器的标定方法，可以通过光纤光栅温度传感器间接标定光纤光栅应变传感器，实现对光纤光栅应变传感器的无损标定。

Method, device and system for calibrating fiber grating strain sensor

The invention discloses a method, a device and a system for calibrating an optical fiber grating strain sensor. The calibration method includes: wavelength and the amount of tensile deformation function obtaining optical fiber grating temperature sensor was calibrated; wavelength calibration function for fiber grating strain sensor and optical fiber grating temperature sensor to obtain a preset calibration environment; the wavelength and the function relationship between the amount of tensile deformation of optical fiber grating temperature sensor, and the calibration the fiber grating strain sensor and optical fiber grating temperature sensor between the wavelength of the function, calculation of wavelength and tensile deformation function between the amount of fiber grating strain sensor, calibration of sensitivity coefficient of fiber grating strain sensor. According to the calibration method of fiber grating strain sensor provided by the embodiment of the invention, it can calibrate FBG strain sensor indirectly through the optical fiber grating temperature sensor, nondestructive calibration of optical fiber grating strain sensor.

【技术实现步骤摘要】
光纤光栅应变传感器的标定方法、装置和系统
本专利技术涉及光电测量器件领域，尤其涉及光纤光栅应变传感器的标定方法、装置和系统。
技术介绍
光纤光栅传感器(FiberBraggGratingSensor)是利用布拉格光纤光栅的波长对温度和应变等物理量的敏感特性而制成的一种光纤传感器。与传统的光纤传感器相比，光纤光栅传感器将被测信息转化为共振波长的移动，即采用波长调制方式来获取传感信息。由于光纤光栅传感器的高灵敏、高精度、高稳定性及较强的抗电磁干扰能力，光纤光栅传感器在航空航天、土木工程、复合材料、石油化工等领域得到了广泛的应用。随着光纤光栅传感器需求量日益增大，对测量精度要求也日益提高。例如，现有的标定光纤光栅应变传感器的方法通常需要将待标定的光纤光栅应变传感器粘贴在某一样件表面，然后对待标定的光纤光栅应变传感器施加拉力，获取光纤光栅应变传感器在不同检测点的工作状态的输出波长值和拉力示值，通过运算得到待标定的光纤光栅应变传感器的输出波长与应力的关系。待标定的光纤光栅应变传感器在标定过程中由于受力发生形变，标定完成后已经不能正常使用。因此，通常情况下采取一定比例对光纤光栅应变传感器进行抽样标定。由于传感器个体差异的存在，抽样标定系数存在偏差，无法保证测量精度，且被抽样传感器标定后无法再次使用，造成浪费。
技术实现思路
本专利技术实施例提供光纤光栅应变传感器的标定方法、装置和系统，采用光纤光栅温度传感器间接对光纤光栅应变传感器进行标定，标定过程不破坏传感器，实现对每个光纤光栅应变传感器单独标定，免除个体差异带来误差。根据本专利技术实施例的一方面，提供一种光纤光栅应变传感器的标定方法，包括：获取已标定的光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系；获取预设标定环境中待标定的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系；通过光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，以及待标定的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系，计算光纤光栅应变传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，标定光纤光栅应变传感器的灵敏度系数。根据本专利技术实施例的另一方面，提供一种光纤光栅应变传感器的标定装置，包括：形变关系获取模块，用于获取已标定的光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系；波长关系获取模块，用于获取预设标定环境中待标定的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系；参数标定模块，用于通过光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，以及待标定的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系，计算光纤光栅应变传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，标定光纤光栅应变传感器的灵敏度系数。根据本专利技术实施例的再一方面，提供一种光纤光栅应变传感器的标定系统，包括：存储器，用于存储程序；处理器，用于运行存储器中存储的程序，以执行以下步骤：获取已标定的光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系；获取预设标定环境中待标定的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系；通过光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，以及待标定的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系，计算光纤光栅应变传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，标定光纤光栅应变传感器的灵敏度系数；显示器，用于显示光纤光栅应变传感器的灵敏度系数。根据本专利技术实施例中的光纤光栅应变传感器的标定方法、装置和系统，使用一个光纤光栅温度传感器间接标定其他光纤光栅应变传感器，简单易操作，利于工业化批量使用，标定过程不会破坏传感器，可以实现对每个光纤光栅应变传感器快速无损的标定。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是示出根据本专利技术一实施例的光纤光栅应变传感器的标定方法的流程图；图2是图1中获取光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系的详细的流程图；图3是图1中获取光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系的详细的流程图；图4是根据本专利技术一实施例的光纤光栅应变传感器的标定装置的结构示意图；图5是图4中形变关系获取模块的详细的结构示意图；图6是图4中波长关系获取模块的详细的结构示意图；图7是示出了实现根据本专利技术实施例的光纤光栅应变传感器的标定方法和装置的光纤光栅应变传感器的标定系统的示例性硬件架构的结构图。在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，标记说明如下：410-形变关系获取模块；420-波长关系获取模块；430-参数标定模块；411-形变量和波长值获取单元；412-形变函数解算单元；421-波长值获取单元；422-波长函数解算单元；700-光纤光栅应变传感器的标定系统；701-输入设备；702-输入接口；703-中央处理器；704-存储器；705-输出接口；706-输出设备；710-总线。具体实施方式下面将详细描述本专利技术的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本专利技术，并不被配置为限定本专利技术。对于本领域技术人员来说，本专利技术可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本专利技术的示例来提供对本专利技术更好的理解。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。在本专利技术实施例中，光纤光栅传感器在工作时，温度或应变等物理量的变化与所导致的栅距变化呈线性关系，光栅反射波长随栅距变化而线性变化。具体地，光纤光栅反射光的中心波长取决于光栅的条纹间距，而光栅的条纹间距取决于温度或施加的应变。利用光纤光栅对温度和应变敏感的特性，对光栅进行一定的封装，即可测量使光纤光栅产生形变的物理量，例如温度、应变、压力、位移、加速度等。在科学测量中，标定是一个不容忽视的重要步骤。标定是指利用标准的计量仪器对所使用的仪器的精度进行检测，确定所使用仪器的输入量和输出量间的关系。在本专利技术实施例中，对光纤光栅应变传感器的标定是利用标准的光纤光栅温度传感器对待标定的光纤光栅应变传感器的精度进行检测，确定待标定的光纤光栅应变传感器的输入量和输出量间的关系。为了更好的理解本专利技术，下面将结合附图，详细描述根据本专利技术实施例的光纤光栅应变传感器的标定方法、装置和系统，应注意，这些实施例并不是用来限制本专利技术公开的范围。图1是示出根据本专利技术实施例的光纤光栅应变传感器的标定方法的流程图。如图1所示，本实施例中的光纤光栅应变传感器的标定方法100包括以下步骤：步骤S110，获取本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤光栅应变传感器的标定方法，其特征在于，所述标定方法包括：获取已标定的光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系；获取预设标定环境中待标定的光纤光栅应变传感器与所述光纤光栅温度传感器间波长的函数关系；通过所述波长与拉伸变形量的函数关系和所述波长的函数关系，计算所述光纤光栅应变传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，标定所述光纤光栅应变传感器的灵敏度系数。

【技术特征摘要】
1.一种光纤光栅应变传感器的标定方法，其特征在于，所述标定方法包括：获取已标定的光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系；获取预设标定环境中待标定的光纤光栅应变传感器与所述光纤光栅温度传感器间波长的函数关系；通过所述波长与拉伸变形量的函数关系和所述波长的函数关系，计算所述光纤光栅应变传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，标定所述光纤光栅应变传感器的灵敏度系数。2.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述获取已标定的光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，包括：在所述光纤光栅温度传感器的量程内拉伸所述光纤光栅温度传感器，获取拉伸过程中所述光纤光栅温度传感器在不同测点处的拉伸变形量和与所述拉伸变形量对应的波长；基于所述不同测点处的拉伸变形量和与所述拉伸变形量对应的波长，计算所述光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系。3.根据权利要求2所述的标定方法，其特征在于，所述基于所述不同测点处的拉伸变形量和与所述拉伸变形量对应的波长，计算所述光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，包括：构建所述光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的第一线性函数关系表达式；获取两个不同测点中每个测点处的拉伸变形量和与所述拉伸变形量对应的波长；根据所述每个测点处的拉伸变形量和与所述拉伸变形量对应的波长，计算所述第一线性函数关系表达式的第一线性系数与第一常数项系数，得到所述光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系。4.根据权利要求3所述的标定方法，其特征在于，所述第一线性函数关系表达式为x＝k1L+b，其中，L为所述光纤光栅温度传感器的拉伸变形量，x为所述光纤光栅温度传感器的与所述拉伸变形量对应的波长，k1为所述第一线性系数且k1≠0，b为所述第一常数项系数。5.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述获取预设标定环境中待标定的光纤光栅应变传感器与所述光纤光栅温度传感器间波长的函数关系，包括：调节待标定的光纤光栅应变传感器和所述光纤光栅温度传感器所在标定环境的温度，获取不同温度值对应的所述光纤光栅应变传感器的波长和所述光纤光栅温度传感器的波长；基于不同温度值对应的所述光纤光栅应变传感器的波长和所述光纤光栅温度传感器的波长，计算所述光纤光栅应变传感器和所述光纤光栅温度传感器间波长的函数关系。6.根据权利要求5所述的标定方法，其特征在于，所述基于不同温度值对应的所述光纤光栅应变传感器的波长和所述光纤光栅温度传感器的波长，计算所述光纤光栅应变传感器和所述光纤光栅温度传感器间波长的函数关系，包括：构建所述光纤光栅应变传感器的波长和所述光纤光栅温度传感器的波长的第二线性函数关系表达式；获取两个温度值中每个温度值对应的所述光纤光栅应变传感器的波长和所述光纤光栅温度传感器的波长；根据所述每个温度值对应的所述光纤光栅应变传感器的波长和所述光纤光栅温度传感器的波长，计算所述第二线性函数关系表达式的第二线性系数与第二常数项系数，得到所述光纤光栅应变传感器和所述光纤光栅温度传感器间波长的函数关系。7.根据权利要求6所述的标定方法，其特征在于，所述第二线性函数关系表达式为y＝k2x+c，其中，x为获取的温度值对应的光纤光栅温度传感器的波长，y为所述获取的温度值对应的光纤光栅应变传感器的波长，k2为所述第二线性系数且k2≠0，c为所述第二常数项系数。8.一种光纤光栅应变传感器的标定装置，其特征在于，所述标定装置包括：形变关系获取模块，用于获取已标定的光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系；波长关系获取模块，用于获取预设标定环境中待标定的光纤光栅应变传感器与所述光纤光栅温度传感器间波长的函数关系；参数...

【专利技术属性】
技术研发人员：张华明，聂峰，范德功，
申请(专利权)人：北京金风科创风电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11