[发明专利]一种基于光纤传感器高温环境下的应变测量方法

说明书

本发明涉及一种基于光纤传感器高温环境下的应变测量方法，属于测试技术领域。该方法包含以下步骤：1、测试工作环境下应变测量，2、模拟环境下复现应变测量数据，3、应变值获取。本发明间接实现应变测量的原位校准，使得高温环境下应变测量数据可溯源；无需对传感器进行高温环境下的参数(如灵敏系数、热输出等)标定，可直接用于试验测试，避免了标定过程中引入误差，同时复现测试环境、被测试件状态及传感器安装，抵消了测量过程中的隐含误差源，可显著提高高温环境下应变测量的准确度。

技术领域

本发明涉及一种基于光纤传感器高温环境下的应变测量方法，属于测试技术领域。

技术背景

工程上经常需要通过测试零件、结构的受力和工作状态，确定应力、应变、载荷等力学参数，用以解决工程结构和机械的强度刚度的问题。例如，航空发动机中的热端部件在工作过程中承受着极为严酷、复杂的热力载荷，高温会显著降低材料的强度极限和结构的承载能力，通过对热端部件进行应变测量分析，解决高温下结构的可靠性问题已成为事关航空发动机研制成败的关键。在高温环境下，试验件和应变计的材料属性发生变化，会导致应变计的灵敏度系数改变、热输出和热滞后增加，从而影响应变测量精度。因此，高温对传感器及测试数据带来诸多影响使得高温应变的测量成为测试的难点。

为此，国内外开展了很多针对高温环境下应变测量方法的研究。如，申请专利号为CN200710168994.8的专利提供了一种能准确测量高温应力应变的方法，该专利采用高温应变片进行高温环境下的应变测量，通过高温老化处理及热输出标定，得到稳定的高温应变片热输出曲线，对不同温度下的应变数据进行修正，得到应变值，进而计算应力。申请专利号为CN201310527017.8的专利提供了一种光纤光栅高温应变测试装置及其安装方法，该专利采用双光栅光纤结构，由温度参考光栅对应变传感光栅进行温度补偿，同时采用反射辐射及隔热方法，降低试验中光栅承受温度，从而提高光栅的使用温度。

综上所述，现有高温环境下的应变测量方法主要是通过温度补偿提高应变测量精度，例如采用标准装置标定得到传感器在不同温度下的应变灵敏系数、热输出及热滞后等参数曲线，用于对应变数据进行修正，从而得到应变值。但是，一方面，传感器标定引入的误差会通过应变数据的修正带入计算结果；另一方面，在高温环境下被测件材料属性的变化也会引入大量的隐含误差源，这是目前高温环境下的应变测量方法所无法解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了提高高温环境下应变测量的精度，减少高温环境下被测件材料属性变化引入的隐含误差，避免传感器标定过程中的引入误差，提出了一种基于光纤传感器高温环境下的应变测量方法。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明的一种基于光纤传感器高温环境下的应变测量方法，所涉及符号的物理意义如表1所示，包含以下步骤：

表1符号物理意义表