一种光纤应变传感系统的标定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种光纤应变传感系统的标定方法：将重物平台通过传感光纤悬挂于不锈钢架上，并调整振动台的高度；将电子检波器放置于振动台上；设置振动台的振动幅度以及频率大小；根据振动幅度与频率大小，得到振动台的第一位移，同时通过电子检波器测得振动台的速度；将振动台的速度转换为振动台的第二位移；计算振动台的拟合优度，从而完成对光纤应变传感系统的标定。本发明专利技术还提供了一种光纤应变传感系统的标定装置。本发明专利技术使传感光纤与电子检波器同时测量振动台的运动过程，并将其分别测量的运动信息进行拟合，而且传感光纤的形变量可以与振动台的振动幅度匹配，从而提高了光纤应变传感系统的精确度，确保了标定方法的合理性和可行性。

A Calibration Method and Device for Optical Fiber Strain Sensing System

【技术实现步骤摘要】
一种光纤应变传感系统的标定方法及装置
本专利技术属于光纤传感
，尤其涉及一种光纤应变传感系统的标定方法及装置。
技术介绍
随着光纤应变传感技术日益成熟，并在某些应用场合开始取代电子检波器，但是光纤传感系统测量的应变大小与实际的应变大小是否吻合，能准确测量的振动频率范围以及振动幅度范围是多少，这些问题都需要通过严格的标定来确定答案。目前还未出现有效的标定方案，既能使光纤的应变准确反映出振动台的运动，又能使电子检波器与光纤应变传感系统测量的物理量相对应。
技术实现思路
针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种光纤应变传感系统的标定方法及装置可以准确地反映出振动台的运动，并且利用电子检波器与传感光纤同时测量振动台的位移，可以有效地反映出光纤应变传感系统的精确度。为了达到以上目的，本专利技术采用的技术方案为：本方案提供一种光纤应变传感系统的标定方法，包括如下步骤：S1、将重物平台通过传感光纤悬挂于不锈钢架上，并调整振动台的高度；S2、将电子检波器放置于所述振动台上；S3、通过振动台控制单元设置所述振动台的振动幅度以及频率大小；S4、根据所述振动幅度与频率大小，通过解调单元将传感光纤的光信号进行解调，得到所述振动台的第一位移，同时通过所述电子检波器测得所述振动台的速度；S5、将所述振动台的速度转换为振动台的第二位移；S6、根据所述振动台的第一位移与所述振动台的第二位移计算得到振动台的拟合优度，从而完成对光纤应变传感系统的标定。进一步地，所述步骤S1中调整振动台的高度，其具体为：当所述重物平台被传感光纤吊起时，保持所述重物平台的底面与所述振动台水平，且保持所述传感光纤紧保持绷状态。再进一步地，所述步骤S4包括如下步骤：S401、通过振动台控制单元控制振动台以一个固定的频率和不同的振动幅度由小到大进行振动，并通过解调单元将传感光纤在所述固定频率下的光信号进行解调得到振动台的第一位移，同时通过所述电子检波器在所述固定频率下测得振动台的速度；S402、改变振动台振动的频率，重复步骤S401，通过解调单元将传感光纤在不同频率下的光信号进行解调得到振动台的第一位移，同时通过所述电子检波器在所述不同频率下测得振动台的速度；S403、通过振动台控制单元控制振动台以一个固定的振动幅度和不同频率由小到大进行振动，并通过解调单元将传感光纤在所述固定的振动幅度下的光信号进行解调得到振动台的第一位移，同时通过所述电子检波器在所述固定的振动幅度下测得振动台的速度；S404、改变振动台的振动幅度，重复步骤S403，通过解调单元将传感光纤在不同幅度的振动下的光信号进行解调得到所述振动台的第一位移，同时通过所述电子检波器在所述不同幅度的振动下测得振动台的速度。再进一步地，所述步骤S5中将所述电子检波器测得的振动台的速度转换为振动台的第二位移S，其表达式如下：其中，Vpp表示电子检波器测得的振动台速度信号的峰值，L表示电子检波器的动态系数，T表示振动台的振动周期。基于上述方法，本专利技术还公开了一种光纤应变传感系统的标定装置，包括光纤应变传感子系统、与所述光纤应变传感子系统连接的振动发生子系统，以及位于所述振动发生子系统上的电子检波器，其中，所述光纤应变传感子系统包括解调单元、与所述解调单元连接的传感光纤，以及分别与所述传感光纤连接的不锈钢架以及重物平台，其中，所述重物平台位于所述振动发生子系统上；所述振动发生子系统包括振动台，以及与所述振动台连接的振动台控制单元；所述电子检波器位于所述振动台上。进一步地，所述不锈钢架的高度至少为2米，且其固定于地面上。再进一步地，所述传感光纤的长度至少为20米，且其在所述重物平台和不锈钢架之间至少缠绕10圈。再进一步地，所述重物平台的重量大于4kg。再进一步地，所述电子检波器为PS-10R速度型电子检波器。再进一步地，所述解调单元用于将传感光纤中的光信号进行解调，得到传感光纤的形变量；所述传感光纤用于连接不锈钢架和重物平台，并通过所述传感光纤的形变量得到振动台的位移；所述不锈钢架固定于地面上，用于悬挂重物平台；所述重物平台悬挂于所述传感光纤底部，并位于所述振动台上，用于通过振动台的振动使传感光纤产生形变；所述振动台用于放置重物平台以及电子检波器，通过振动台的振动使重物平台带动传感光纤产生形变，同时通过振动台的振动使电子检波器测得振动台的速度；所述振动台控制单元用于控制所述振动台的振动幅度以及频率大小；所述电子检波器用于将测得所述振动台的速度转换为电压，得到所述振动台的位移。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术通过传感光纤的形变量和与其对应的振动台的位移量，可以准确地反映出振动台的运动，并且电子检波器与光纤应变传感系统同时测量，可以有效地反映出光纤应变传感系统的精确度，本专利技术操作简单，而且光纤的形变量可以与振动台的振动幅度匹配，确保了标定方法的合理性和可行性；(2)本专利技术中通过光纤应变传感子系统得到的光纤应变量与振动台上的电子检波器探测到的振动信号进行定量比较，从而提高光纤应变传感系统的精确度。附图说明图1为本专利技术的方法流程图。图2为本专利技术的控制结构示意图。图3为本专利技术中光纤应变传感子系统标定的简单结构示意图。图4为本专利技术中光纤应变传感子系统标定的具体结构示意图。图5为本实施例中光纤应变传感子系统与电子检波器时域波形10Hz归一化显示对比图。图6为本实施例中光纤应变传感子系统与电子检波器时域波形20Hz归一化显示对比图。图7为本实施例中光纤应变传感子系统与电子检波器时域波形30Hz归一化显示对比图。图8为本实施例中光纤应变传感子系统与电子检波器响应对比图。图9为本实施例中光纤应变传感系统在振动台2Hz频率振动的驱动幅度响应示意图。图10为本实施例中光纤应变传感系统在振动台5Hz频率振动的驱动幅度响应示意图。图11为本实施例中光纤应变传感系统在振动台10Hz频率振动的驱动幅度响应示意图。图12为本实施例中光纤应变传感系统在振动台20Hz频率振动的驱动幅度响应示意图。图13为本实施例中光纤应变传感系统在振动台30Hz频率振动的驱动幅度响应示意图。图14为本实施例中光纤应变传感系统在振动台50Hz频率振动的驱动幅度响应示意图。图15为本实施例中光纤应变传感系统在振动台70Hz频率振动的驱动幅度响应示意图。图16本为实施例中光纤应变传感系统在振动台100Hz频率振动的驱动幅度响应示意图。具体实施方式下面对本专利技术的具体实施方式进行描述，以便于本
的技术人员理解本专利技术，但应该清楚，本专利技术不限于具体实施方式的范围，对本
的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本专利技术的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本专利技术构思的专利技术创造均在保护之列。实施例如图1所示，一种光纤应变传感系统的标定方法，其实现方法如下：S1、将重物平台通过传感光纤悬挂于不锈钢架上，并调整振动台的高度，其中，所述不锈钢架的高度至少为2米，且其固定于地面上，所述传感光纤的长度至少为20米，且其在所述重物平台和不锈钢架之间至少缠绕10圈，所述重物平台的重量大于4kg，当所述重物平台被传感光纤吊起时，所述重物平台的底面与所述振动台保持水平，且所述传感光纤保持紧绷状态；S2、将电子检波器放置于所述振动台上，其中，所述电子检波器为PS本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤应变传感系统的标定方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将重物平台通过传感光纤悬挂于不锈钢架上，并调整振动台的高度；S2、将电子检波器放置于所述振动台上；S3、通过振动台控制单元设置所述振动台的振动幅度以及频率大小；S4、根据所述振动幅度与频率大小，通过解调单元将传感光纤的光信号进行解调，得到所述振动台的第一位移，同时通过所述电子检波器测得所述振动台的速度；S5、将所述振动台的速度转换为振动台的第二位移；S6、根据所述振动台的第一位移与所述振动台的第二位移计算得到振动台的拟合优度，从而完成对光纤应变传感系统的标定。

【技术特征摘要】
1.一种光纤应变传感系统的标定方法，其特征在于，包括如下步骤：S1、将重物平台通过传感光纤悬挂于不锈钢架上，并调整振动台的高度；S2、将电子检波器放置于所述振动台上；S3、通过振动台控制单元设置所述振动台的振动幅度以及频率大小；S4、根据所述振动幅度与频率大小，通过解调单元将传感光纤的光信号进行解调，得到所述振动台的第一位移，同时通过所述电子检波器测得所述振动台的速度；S5、将所述振动台的速度转换为振动台的第二位移；S6、根据所述振动台的第一位移与所述振动台的第二位移计算得到振动台的拟合优度，从而完成对光纤应变传感系统的标定。2.根据权利要求1所述的光纤应变传感系统的标定方法，其特征在于，所述步骤S1中调整振动台的高度，其具体为：当所述重物平台被传感光纤吊起时，保持所述重物平台的底面与所述振动台水平，且保持所述传感光纤紧保持绷状态。3.根据权利要求1所述的光纤应变传感系统的标定方法，其特征在于，所述步骤S4包括如下步骤：S401、通过振动台控制单元控制振动台以一个固定的频率和不同的振动幅度由小到大进行振动，并通过解调单元将传感光纤在所述固定频率下的光信号进行解调得到振动台的第一位移，同时通过所述电子检波器在所述固定频率下测得振动台的速度；S402、改变振动台振动的频率，重复步骤S401，通过解调单元将传感光纤在不同频率下的光信号进行解调得到振动台的第一位移，同时通过所述电子检波器在所述不同频率下测得振动台的速度；S403、通过振动台控制单元控制振动台以一个固定的振动幅度和不同频率由小到大进行振动，并通过解调单元将传感光纤在所述固定的振动幅度下的光信号进行解调得到振动台的第一位移，同时通过所述电子检波器在所述固定的振动幅度下测得振动台的速度；S404、改变振动台的振动幅度，重复步骤S403，通过解调单元将传感光纤在不同幅度的振动下的光信号进行解调得到所述振动台的第一位移，同时通过所述电子检波器在所述不同幅度的振动下测得振动台的速度。4.根据权利要求1所述的光纤应变传感系统的标定方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：冉曾令，程建凯，饶云江，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川,51