一种温度对多芯光纤光栅传感器三维重构影响的测试方法技术

本发明专利技术提供了一种温度对多芯光纤光栅传感器三维重构影响的测试方法，包括：a、将多芯光纤光栅传感器沿曲率为15.38m

【技术实现步骤摘要】
一种温度对多芯光纤光栅传感器三维重构影响的测试方法


[0001]本专利技术涉及光纤传感
，特别是涉及一种温度对多芯光纤光栅传感器三维重构影响的测试方法。

技术介绍

[0002]光纤光栅传感技术具有体积小、柔韧性高、抗电磁干扰能力强、易于集成复用等独特优势，可以实现应变、曲率和温度等参数的探测。多芯光纤作为特种光纤，一根光纤内部具有多根纤芯，制成的传感器结构紧凑，体积小，不需要传感器组装整体性高，更加灵活。
[0003]国内外学者针对多芯光纤形状传感方法已经展开了一定研究。Lally等人利用长度为30m的多芯光纤进行形状传感，重构精度0.4％～1.3％；等人利用多芯光纤光栅在38cm的导管模型上实现三维形状重构，平均误差为1.13mm；Floris等人研究了光纤光栅栅区长度与形状重构精度之间的关系，发现在相等的光栅密度情况下，栅区长度越长，形状重构精度越高。上述的监测方法中虽然利用光纤光栅传感器实现形状重构监测，但未见在不同温度条件对光纤传感器重构精度的影响进行深入研究。

技术实现思路

[0004]为了解决现有技术中如何分析不同温度条件对光纤传感器三维重构精度的影响的技术问题，本专利技术的一个目的在于提供一种温度对多芯光纤光栅传感器三维重构影响的测试方法，所述方法包括：
[0005]a、将多芯光纤光栅传感器沿曲率为15.38m
‑
1的路径固定在曲率试验件上；
[0006]b、对所述多芯光纤光栅传感器在
‑
50℃至150℃范围内进行多次升温或降温处理；
[0007]c、采集不同温度下的所述多芯光纤光栅传感器的三维重构坐标，绘制不同温度下的三维图形，对比不同温度对所述多芯光纤光栅传感器的三维重构图形的影响。
[0008]在一个优选的实施例中，所述多芯光纤光栅传感器为具有七个纤芯的多芯光纤光栅，每个纤芯的栅区长度为1cm，相邻的栅区之间间隔2cm。
[0009]在一个优选的实施例中，在
‑
50℃至150℃范围，由
‑
50℃为起点，以20℃的温度差级对所述多芯光纤光栅传感器进行升温。
[0010]在一个优选的实施例中，对于每级温度，每3分钟采集一次所述多芯光纤光栅传感器的三维重构坐标；
[0011]每级温度采集5次所述多芯光纤光栅传感器的三维重构坐标
[0012]在一个优选的实施例中，在
‑
50℃至150℃范围，由150℃为起点，以20℃的温度差级对所述多芯光纤光栅传感器进行降温。
[0013]在一个优选的实施例中，对于每级温度，每3分钟采集一次所述多芯光纤光栅传感器的三维重构坐标；
[0014]每级温度采集5次所述多芯光纤光栅传感器的三维重构坐标
[0015]本专利技术提供的一种温度对多芯光纤光栅传感器三维重构影响的测试方法，设计传
感器在
‑
50℃
‑
150℃变温环境下，对多芯光纤传感器进行形状重构测试，分析不同温度对多芯光纤传感器形状重构的影响，能够有效解决如何分析不同温度条件对光纤传感器三维重构精度的影响的技术问题。
[0016]本专利技术提供的一种温度对多芯光纤光栅传感器三维重构影响的测试方法，在
‑
50℃～150℃极端环境下的光纤传感器形状测量。通过实验获得极端环境下光纤光栅中心波长漂移量，经过中心波长漂移量、应变、曲率以及坐标系的转化，检验环境温度变化是否会对多芯光纤传感器重构形状精度产生影响，确认多芯光纤传感器的性能的可靠性。
[0017]本专利技术提供的一种温度对多芯光纤光栅传感器三维重构影响的测试方法，实现在多芯光纤传感器测量中温度的解耦，测试不同温度对多芯光纤传感器三维重构的影响，以确定光纤光栅传感器的有效工作的温度范围，提高多芯光纤传感器的测量精度。
附图说明
[0018]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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。
[0019]图1示意性示出了一个实施例中用于本专利技术一种温度对多芯光纤光栅传感器三维重构影响的测试方法的多芯光纤光栅传感器的示意图。
[0020]图2示出了一个实施例中用于本专利技术一种温度对多芯光纤光栅传感器三维重构影响的测试方法的多芯光纤光栅传感器的截面示意图。
[0021]图3示出了本专利技术一个实施例中不同温度下多芯光纤光栅传感器重构的三维图形示意图。
具体实施方式
[0022]为了使本专利技术的上述以及其他特征和优点更加清楚，下面结合附图进一步描述本专利技术。应当理解，本文给出的具体实施例是出于向本领域技术人员解释的目的，仅是示例性的，而非限制性的。
[0023]为了解决现有技术中如何分析不同温度条件对光纤传感器三维重构精度的影响的技术问题，如图1所示一个实施例中用于本专利技术一种温度对多芯光纤光栅传感器三维重构影响的测试方法的多芯光纤光栅传感器的示意图。
[0024]根据本专利技术的实施例，选用的多芯光纤光栅传感器1为具有1个中间纤芯和6个呈六角形几何分布的旁轴纤芯的光纤光栅传感器。
[0025]具体地，选用的多芯光纤光栅传感器1为中国长飞公司商用多芯光纤MCF 7
‑
42/150/250(SM)，该多芯光纤传感器由紫外激光刻写系统结合相位掩模板法完成，光纤包层直径为150μm，每个纤芯102直径为8μm，由1个中间纤芯和6个呈六角形几何分布的旁轴纤芯组成，芯间距为41.5μm。多芯光纤光栅传感器为具有七个纤芯的多芯光纤光栅1，每个纤芯的栅区101的长度h为1cm，相邻的栅区101之间间隔L为2cm。
[0026]根据本专利技术的实施例，选用的多芯光纤光栅传感器1光纤旁轴纤芯空间排布紧凑，材料以及几何结构相同，具有近似的轴向应变灵敏度和温度灵敏度，传感器上共设有5个传
感点。
[0027]根据本专利技术的实施例，提供一种温度对多芯光纤光栅传感器三维重构影响的测试方法，对所选用的上述多芯光纤光栅传感器1进行测试。测试过程包括如下步骤：
[0028]步骤S1、将多芯光纤光栅传感器1沿曲率为15.38m
‑
1的路径固定在曲率试验件上。
[0029]步骤S2、对多芯光纤光栅传感器1在
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50℃至150℃范围内进行多次升温或降温处理。
[0030]步骤S3、采集不同温度下的多芯光纤光栅传感器1的三维重构坐标，绘制不同温度下的三维图形，对比不同温度对多芯光纤光栅传感器1的三维重构图形的影响。
[0031]在一个实施例中，在
‑
50℃至150℃范围，由
‑
50℃为起点，以20℃的温度差级对多芯光纤光栅传感器1进行升温，并保持温度。对于每级温度，每3分钟采集本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种温度对多芯光纤光栅传感器三维重构影响的测试方法，其特征在于，所述方法包括：a、将多芯光纤光栅传感器沿曲率为15.38m
‑
1的路径固定在曲率试验件上；b、对所述多芯光纤光栅传感器在
‑
50℃至150℃范围内进行多次升温或降温处理；c、采集不同温度下的所述多芯光纤光栅传感器的三维重构坐标，绘制不同温度下的三维图形，对比不同温度对所述多芯光纤光栅传感器的三维重构图形的影响。2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述多芯光纤光栅传感器为具有七个纤芯的多芯光纤光栅，每个纤芯的栅区长度为1cm，相邻的栅区之间间隔2cm。3.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，在
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【专利技术属性】
技术研发人员：孙广开，李默涵，祝连庆，何彦霖，周康鹏，祝航威，
申请(专利权)人：北京信息科技大学，
类型：发明
国别省市：