[发明专利]一种分布式光纤应变系数标定装置及标定方法

说明书

技术领域

本发明属于光纤应变产生装置领域，尤其涉及的是一种分布式光纤应变系数标定装置及标定方法。

背景技术

光纤应变传感器由于不受电磁影响、能在恶劣环境下长期工作、本质安全、灵敏度高，在工程上的应用也越来越多，尤其是分布式光纤传感系统，是光纤传感器的主要研究方向。在光纤传感系统中，光纤应变分布测试仪，简称BOTDR，是不可或缺的测试仪器，在其使用过程中，必须首先确定被测光纤的应变系数，而该系数与光纤的材料有关，是光纤自身的物理参数，无法直接测试，只能通过间接测试并经标定获得。

现有的光纤应变系数标定方法大多采用等强度梁法，将光纤粘贴在等强度梁上，利用等强度梁上粘贴的应变片或百分表计算等方式得到等强度梁的应变大小，并将等强度梁的应变视为粘贴光纤所受的应变，以此应变计算光纤的应变系数。但是由于等强度梁本身的结构特点，其产生的应变范围较小，范围一般为0-2000με，而大部分光纤能够承受的应变范围都在10000με以上，因此利用等强度梁标定的应变系数与实际的光纤应变系数误差较大。等强度梁的应变产生源是等强度梁本身的形变，因此长期使用会导致等强度梁本身产生金属疲劳，使等强度梁的稳定性及标定结果误差较大；使用应变片直接测量应变或者使用百分表计算应变，得到的都是等强度梁的应变，使用等强度梁标定法需要将光纤粘贴在等强度梁上，由于等强度梁与光纤之间有胶存在，因此等强度梁所受应变与光纤所受应变无法直接传递，影响其标定结果；由于以上诸多不确定因素，导致等强度梁标定法标定的光纤应变系数误差大，重复性差。

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供一种分布式光纤应变系数标定装置及标定方法。

本发明的技术方案如下：

一种分布式光纤应变系数标定装置，其中，在实验承载平台上固定设置右侧夹具承载平台、活动设置电控位移台；所述电控位移台上活动设置电控位移承载平台；所述右侧夹具承载平台及电控位移承载平台上分别设置有光纤右侧夹具及光纤左侧夹具组成的光纤测距激光光路。

所述的光纤应变系数标定装置，其中，所述光纤左侧夹具及所述光纤右侧夹具对应设置。

所述的光纤应变系数标定装置，其中，所述电控位移台和/或电控位移承载平台下方设置有长距离移动滑轨。

一种分布式光纤应变系数标定方法，其中，包括以下步骤：

步骤A：在设定的环境温度下，将光纤松散放置，使用光纤应力分布测试仪测试光纤应力，在传感系统中输入一个初始光纤应变系数参数，记为SC₀；

步骤B：测试出光纤在松散状态的初始布里渊频移，记为f₀，以f₀设置光纤应力分布测试仪的初始布里渊频移参数后，光纤的平均应变值为0±50με；

步骤C：将光纤受应变部分在紧绷状态下测试，发现光纤在分布测试仪下产生应变；

步骤D：调整电控位移台，逐步向右移动，观察应变测试曲线中光纤受应变部分的应变，应变逐渐减小，当无应变时，测量光纤左侧夹具与光纤右侧夹具表面之间的距离，记为L₀，并将此时电控位移承载平台的位置标定为初始位置；

步骤E：控制电控位移台将电控位移承载平台向左移动一定距离，记录当前位置与电控位移承载平台初始位置之间的距离为ΔL₁，使用传感系统测试光纤，记录此时光纤受应变部分的应变测试结果，记为y1；

步骤F：重复步骤E，继续调整电控位移承载平台的位置，直到分布测试仪测试光纤应变的结果显示值接近10000με；

步骤G：以ΔL₁为横轴，以y1为纵轴进行线性拟合，得到斜率k，计算光纤受应变部分的应变系数应为SC₀×k×L₀。

所述的光纤应变系数标定方法，其中，步骤A中，所述分布测试仪为BOTDR或BOTDA；

所述的光纤应变系数标定方法，其中，步骤A中，所述SC₀的设置范围为1.00-9.99。

所述的光纤应变系数标定方法，其中，步骤A中，所述SC₀的设置为5.00。

所述的光纤应变系数标定方法，其中，步骤C中，所述紧绷状态为将光纤置于光纤左侧夹具与光纤右侧夹具上将光纤紧绷拉直。

所述的光纤应变系数标定方法，其中，步骤D中，所述测量光纤左侧夹具与光纤右侧夹具表面之间的距离采用标定过的长度尺或高精度激光测距仪测量。