[发明专利]一种光纤光栅应变传感器灵敏度标定方法

说明书

技术领域

本发明属于测量技术，涉及一种光纤光栅应变传感器灵敏度的标定方法。

背景技术

目前，现代结构健康监测与诊断越来越受到社会的广泛重视，而将光纤光栅传感器用于结构健康监测也已从桥梁、隧道、大楼、地震等向航空航天领域扩展。光纤光栅传感器的迅猛发展，也是对于测量精度要求越来越高。现在对于使用的光纤光栅灵敏度都是按照供货商提供的系数，属于通用系数，精确度低、在测量精度高或环境条件变化时，系数的改变已影响到测量的结果。

到目前为止，对于光线光栅应变传感器灵敏度的标定还没有一种即可靠又比较精确的标定方法，而精确的灵敏度是保证测量结果的精确性和可重复性的重要参数。

发明内容

本发明的目的：提供一种加载均匀，精度高的光纤光栅应变传感器灵敏度标定方法。

本发明技术方案：一种光纤光栅应变传感器灵敏度标定方法，其包括如下步骤，

步骤一：提供标准梁；

步骤二：在标准梁上确定光纤光栅所粘贴的位置；

步骤三：在固定平台上安装标准梁，使用标准梁支点把标准梁支撑在平台上；

步骤四：调整加载梁上的加载点，使标准梁上受力均匀；

步骤五：将光纤光栅与光纤光栅解调仪连接；

步骤六：在加载梁中点做垂直于轴线的横向力，其作用与标准梁的纵向对称平面重合；

步骤七：在标准梁上施加载荷；

步骤八：使用光纤光栅解调仪记录光纤光栅的波长变化；

步骤九：利用公式(2)计算出梁表面的应变，

其中，梁表面应变：ϵ=±Mh2EI=±12ω·h3l2-4a2---(2),]]>

利用公式(4)计算出光纤光栅灵敏度系数：

其中，M为梁等弯段弯矩，I为梁横截面的惯性矩，h为梁的厚度，E为梁材料的弹性模量，l是梁上两支撑点间的距离，a是支撑点到加载点之间的距离，ω是梁中点处的挠度。

光纤光栅粘贴在标准梁的两个加载点之间。

所述加载梁通过中段受力，而标准梁受力为两段受力。

标准梁通过标准梁支点设置在固定平台上，所述加载梁通过加载点加载在标准梁上，而顶端加载则直接加载在加载梁上。

本发明的有益效果是：本发明光纤光栅应变传感器灵敏度标定方法采用整体结构对称设计，保证了梁的正应力沿截面高度按线性分布，沿宽度均匀分布。利用四点弯等强度梁对光纤光栅应变传感器灵敏度进行标定，顶端加载通过加载梁使力均匀分布，再通过加载梁的两端给标准梁工作段也就是光纤光栅所处区域加载，其加载均匀，保证了光纤光栅受力均匀、稳定，为光纤光栅传感器的工艺研究及测量提供了可靠地的参数，具有操作简单、稳定可靠等优点，为光纤光栅应变传感器的使用及测传感技术的发展提供有力支持。

附图说明

图1是本发明光纤光栅应变传感器灵敏度标定方法中加载标定的结构示意图；

图2是本发明光纤光栅应变传感器灵敏度标定方法加载示意图，

其中，1-固定平台，2-标准梁支点，3-标准梁、4-加载点、5-加载梁、6-顶端加载。

具体实施方式

下面通过具体实施方式对本发明作进一步的详细说明：

本发明光纤光栅应变传感器灵敏度标定方法利用四点弯等强度梁对光纤光栅应变传感器灵敏度进行标定。