测量实际路面温度的光纤光栅传感器的标定方法，涉及一种光纤光栅传感器的标定方法。它是为了解决现有的采用室内试验室标定光纤光栅温度传感器的方法的绝对温度标定值和温度灵敏度系数相对于路面现场需求的误差大的问题。本发明专利技术采用高精度热电偶，使用小型发电机、电炉、电锤、钢卷尺、电偶测试仪、光纤光栅解调仪等工具设备，通过在路面现场钻孔、热电偶安装、现场温度实测以及绝对温度计算等步骤，对已经埋设在沥青路面内部的光纤光栅温度传感器的温度灵敏度系数和绝对温度值进行标定，最终得到沥青路面内部的绝对温度值。本发明专利技术适用于多种环境下的光纤光栅温度传感器的标定。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种光纤光栅传感器的标定方法。
技术介绍
浙青混合料是一种粘弹塑性材料，具有明显的感温性能和流变特性。浙青路面是由浙青混合料铺筑而成层状构筑物，应力场和温度场的共同作用会对浙青路面的路用性能产生重大影响，因此，浙青路面温度场是研究浙青路面路用性能的基础工作之一。研究路面温度场分布的方法，一种是通过对太阳辐射、大气温度和材料热特性分析而得到的理论模型预估方法，另一种则是通过路面现场实测方法来获得路面的实际温度。路面实测方法中一种是采用电子测温计对路表温度进行测量，另一种则是在路面内部安装温度传感器对路面温度进行实测。采用电子测温计通常只能得到路面表面温度，数据不够充分。在路面内部安装的传感器，最常使用的类型是电学温度传感器，但这类传感器因受到传输导线电阻影响大，所以很难实现远距离测量，进而使得长期连续温度监测成为困难。光纤光栅传温度感器，因其具有高灵敏、高精度、高稳定性及较强的抗电磁场能力，近年来越来越多地被应用到土木工程领域。使用光纤光栅传温度感器对浙青路面进行长期监测具有巨大的优越性，在实际项目采用光纤光栅传感器测量浙青路面内部温度，能够满足浙青路面温度场的远距离长期连续观测，具有较高的实用价值，目前已在实际项目中得到应用。根据光纤光栅传感器的温度测量原理，我们知道传感器的温度变化和波长改变具有良好的线性关系，如 公式(I)所示。但是由于光纤光栅传感器的特性，它是通过反射波长变化来计算温度的变化，得到的结果也是一段时间内的温度变化值，若想得到待测物体的绝对温度值，则必须对传感器进行绝对温度的标定。Δ λ = α τΔΤ (I)式中:Λ λ——传感器反射波长变化；α τ——传感器温度灵敏度系数；Δ T——温度变化量。对于光纤光栅传感器的标定，绝大多数研究米用在室内试验室标定，然后用于实际浙青路面中，传感器的绝对温度标定值和温度灵敏度系数采用试验室标定结果。但是根据研究发现，传感器的绝对温度标定值和温度灵敏度系数在埋入路面前后发生了巨大变化，且无规律可循。因此，合理的标定方法应当是在光纤光栅传感器埋入路面内部后，再对传感器的绝对温度值和灵敏度系数进行标定。但是目前还没有路面现场光纤光栅温度传感器绝对温度和灵敏度系数的标定方法。
技术实现思路
本专利技术是为了解决现有的采用室内试验室标定光纤光栅温度传感器的方法的绝对温度标定值和温度灵敏度系数相对于路面现场需求的误差大的问题，从而提供一种。，它由以下步骤实现:步骤一、在浙青层中的SMA-16上面层的底部、AC-20中面层的底部、IOcm AC-25下面层的底部和ATB-30基层的底部分别埋设一号光纤光栅温度传感器S1、二号光纤光栅温度传感器S2、三号光纤光栅温度传感器S3和四号光纤光栅温度传感器S4 ；在浙青层中的SMA-16上面层、AC-20中面层、IOcm AC-25下面层和ATB-30基层中分别埋设一号热电偶D1、二号热电偶D2、三号热电偶D3和四号热电偶D4 ；步骤二、采用光纤光栅解调仪分别通过四根光纤以时间间隔Al对一号光纤光栅温度传感器SI的波长、二号光纤光栅温度传感器S2的波长、三号光纤光栅温度传感器S3的波长和四号光纤光栅温度传感器S4的波长进行NI次采集；A1为正数，NI为大于2的整数； 米用热电偶温度测量装置以时间间隔A2分别对一号热电偶Dl、二号热电偶D2、三号热电偶D3和四号热电偶D4进行N2次温度采集；N2为大于或等于2的整数；A2为正数；步骤三、通过公式:Δ λ = a Ti ΔΤi = 1、2、3或4 ;获得一号光纤光栅温度传感器S1、二号光纤光栅温度传感器S2、三号光纤光栅温度传感器S3或四号光纤光栅温度传感器S4的温度灵敏度系数a Ti ；式中:Λ λ为NI次采集第i个光纤光栅温度传感器波长的变化量；Λ T为N2次采集第i个热电偶的温度变化量；步骤四、通过公式:T = T0+ α 1 Ti ( λ - λ 0)获得一号光纤光栅温度传感器S1、二号光纤光栅温度传感器S2、三号光纤光栅温度传感器S3或四号光纤光栅温度传感器S4的绝对温度标定值；式中=Ttl为初始的标定温度；λ为第N次采集第i个光纤光栅温度传感器波长值；λ ^为初始标定光纤光栅温度传感器的波长值； αr=1/αr，完成测量实际路面温度的光纤光栅传感器的标定。—号光纤光栅温度传感器S1、二号光纤光栅温度传感器S2、三号光纤光栅温度传感器S3和四号光纤光栅温度传感器S4位于一条竖直的直线上，且均距离中央分隔带边缘的 0.8mο一号热电偶Dl、二号热电偶D2、三号热电偶D3和四号热电偶D4距浙青层上表面的距离分别为5cm、12cm、22cm和34cm。本专利技术在路面现场的标定光纤光栅温度传感器，获得光纤光栅温度传感器的绝对温度标定值和温度灵敏度系数。本专利技术方法新颖、简洁、可操作性强，方便适用于多种环境下的光纤光栅温度传感器的标定。附图说明图1是本专利技术中光纤光栅温度传感器和热电偶埋设在浙青层的位置示意图；其中B表示浙青层中的SMA-16上面层、C表示AC-20中面层、D表示IOcm AC-25下面层和E表示ATB-30基层；图2是本专利技术的测量原理示意图；图3是具体实施方式二中24小时中路面温度变化引起的光纤光栅传感器波长随时间变化量的仿真示意图；图4是具体实施方式二中24小时中路面温度变化引起的光纤光栅传感器波长随温度变化量的仿真示意图；图5是具体实施方式二中根据波长计算得到路面内部温度的24小时的变化量仿真示意图。具体实施例方式具体实施方式一、结合图1和图2说明本具体实施方式，，它由以下步骤实现:步骤一、在浙青层中的SMA-16上面层的底部、AC-20中面层的底部、IOcm AC-25下面层的底部和ATB-30基层的底部分别埋设一号光纤光栅温度传感器S1、二号光纤光栅温度传感器S2、三号光纤光栅温度传感器S3和四号光纤光栅温度传感器S4 ；在浙青层中的SMA-16上面层、AC-20中面层、IOcm AC-25下面层和ATB-30基层中分别埋设一号热电偶D1、二号热电偶D2、三号热电偶D3和四号热电偶D4 ；步骤二、采用光纤光栅解调仪分别通过四根光纤以时间间隔Al对一号光纤光栅温度传感器SI的波长、二号光纤光栅温度传感器S2的波长、三号光纤光栅温度传感器S3的波长和四号光纤光栅温度传感器S4的波长进行NI次采集；A1为正数，NI为大于2的整数； 采用热电偶温度测量装置以时间间隔A2分别对一号热电偶Dl、二号热电偶D2、三号热电偶D3和四号热电偶D4进行N2次温度采集；N2为大于或等于2的整数；A2为正数；步骤三、通过公式:Δ λ = a Ti Δ Ti = 1、2、3或4 ;获得一号光纤光栅温度传感器S1、二号光纤光栅温度传感器S2、三号光纤光栅温度传感器S3或四号光纤光栅温度传感器S4的温度灵敏度系数a Ti ；式中:Λ λ为NI次采集第i个光纤光栅温度传感器波长的变化量；Λ T为N2次采集第i个热电偶的温度变化量；步骤四、通过公式: T = T0+ α ' Ti ( λ - λ 0)获得一号光纤光栅温度传感器S1、二号光纤光栅温度传感器S2、三号光纤光栅温度传感器S3或四号光纤光栅温度传感器S4的绝对温度标定值；式中=Ttl为初始的标定温度；λ为第N本文档来自技高网...
【技术保护点】
测量实际路面温度的光纤光栅传感器的标定方法，其特征是：它由以下步骤实现：步骤一、在沥青层中的SMA?16上面层的底部、AC?20中面层的底部、10cm?AC?25下面层的底部和ATB?30基层的底部分别埋设一号光纤光栅温度传感器(S1)、二号光纤光栅温度传感器(S2)、三号光纤光栅温度传感器(S3)和四号光纤光栅温度传感器(S4)；在沥青层中的SMA?16上面层、AC?20中面层、10cm?AC?25下面层和ATB?30基层中分别埋设一号热电偶(D1)、二号热电偶(D2)、三号热电偶(D3)和四号热电偶(D4)；步骤二、采用光纤光栅解调仪分别通过四根光纤以时间间隔A1对一号光纤光栅温度传感器(S1)的波长、二号光纤光栅温度传感器(S2)的波长、三号光纤光栅温度传感器(S3)的波长和四号光纤光栅温度传感器(S4)的波长进行N1次采集；A1为正数，N1为大于2的整数；采用热电偶温度测量装置以时间间隔A2分别对一号热电偶(D1)、二号热电偶(D2)、三号热电偶(D3)和四号热电偶(D4)进行N2次温度采集；N2为大于或等于2的整数；A2为正数；步骤三、通过公式：Δλ＝αTiΔTi＝1、2、3或4；获得一号光纤光栅温度传感器(S1)、二号光纤光栅温度传感器(S2)、三号光纤光栅温度传感器(S3)或四号光纤光栅温度传感器(S4)的温度灵敏度系数αTi；式中：Δλ为N1次采集第i个光纤光栅温度传感器波长的变化量；ΔT为N2次采集第i个热电偶的温度变化量；步骤四、通过公式：T＝T0+α′Ti(λ?λ0)获得一号光纤光栅温度传感器(S1)、二号光纤光栅温度传感器(S2)、三号光纤光栅温度传感器(S3)或四号光纤光栅温度传感器(S4)的绝对温度标定值；式中：T0为初始的标定温度；λ为第N次采集第i个光纤光栅温度传感器波长值；λ0为初始标定光纤光栅温度传感器的波长值；完成测量实际路面温度的光纤光栅传感器的标定。FDA00003208310600011.jpg...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：董泽蛟，李生龙，温佳宇，肖桂清，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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