[发明专利]一种光纤光栅测量部件的标定方法

权利要求书

1.一种光纤光栅测量部件的标定方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：获取自由变形状态下测量光纤光栅的波长变化与温度之间的波长-温度对应关系；

步骤2：确定测量光纤光栅进行位移标定时的标定温度，并根据所述波长-温度对应关系确定所述测量光纤光栅在未变形时的初始温度波长；

步骤3：按照测量部件的受力方式对设有光纤光栅的基材的测力端施加位移，得到基材测力端的不同位移及对应的光纤光栅波长；

步骤4：将光纤光栅波长减去所述初始温度波长，得到消去温度影响后，仅由位移引起的测量光栅波长变化与位移间的对应关系Dⁱ(U)＝Δλ_i；

步骤5：利用可以固定并对所述测量部件施加变形的施力件校核测量部件的精度：将所述测量部件固定到所述施力件中，对所述施力件施加设定荷载，从而使所述测量部件发生变形，并确定校核时的环境温度，测量光纤光栅的波长，利用步骤1中的所述波长-温度关系和步骤4中的所述对应关系Dⁱ(U)＝Δλ_i得到与所述测量部件对应的测量位移U_i，利用所述施力件的弹性模量、泊松比、所述测量位移U_i，得到所述施力件所受到的对应的测量荷载，当所述设定荷载和测量荷载的相对误差小于设定误差时，所述测量部件的精度合格。

2.根据权利要求1所述的一种光纤光栅测量部件的标定方法，其特征在于：步骤1中，进行所述温度标定的过程为：将所述测量光纤光栅放置在可调节恒温箱内，记录各稳定温度下的光纤光栅波长，并通过数学拟合得到测量光栅波长与温度间的关系表达式。

3.根据权利要求1所述的一种光纤光栅测量部件的标定方法，其特征在于：步骤2和步骤5中，所述标定温度和所述环境温度均由温补光栅进行确定：读取温补光栅的波长，通过温补光纤光栅波长与温度的对应关系，确定相应的温度。

4.根据权利要求1所述的一种光纤光栅测量部件的标定方法，其特征在于：步骤3中，所述测量部件的基材为钢环，所述测力端为两个固定设于所述钢环外表面的传力帽，两个所述传力帽沿所述钢环的径向对置，通过位移标定架对两个所述传力帽施加位移，进而得到施加的位移及对应的测量光栅的波长。

5.根据权利要求4所述的一种光纤光栅测量部件的标定方法，其特征在于：所述位移标定架对传力帽施加的位移值，根据现场预估的最大应力水平及结构的力学参数确定。

6.根据权利要求4所述的一种光纤光栅测量部件的标定方法，其特征在于：步骤5中，所述施力件为材质均匀、各向同性的有机玻璃长方体，在所述长方体中设有贯穿性圆孔；所述测量部件设有外壳，所述壳体的中部为所述圆筒部分，所述壳体的尾部具有截面逐渐增大的扩张部，所述测量部件沿环向固定在所述圆筒体部分，所述传力帽凸出于所述壳体的外侧；所述外壳的扩张部卡紧在所述贯穿性圆孔中，两个所述传力帽之间的初始间距大于所述贯穿性圆孔的直径，使所述钢环具有预压量。

7.根据权利要求6所述的一种光纤光栅测量部件的标定方法，其特征在于：步骤5中，所述外壳内同时设有四个所述测量部件，各个所述测量部件的测力端的错开角度沿环向均匀分布。

8.根据权利要求6所述的一种光纤光栅测量部件的标定方法，其特征在于：步骤5中，对所述施力件的垂直于所述贯穿性圆孔轴线的平面的两个表面施加所述设定荷载，对两个方向的所述设定荷载进行不同组合，压力稳定后，再进行荷载的线性卸载。

9.根据权利要求1所述的一种光纤光栅测量部件的标定方法，其特征在于：标定方法还包括校核所述测量部件的长期稳定性，当所述传感器的监测时间大于设定时间后，测量光栅变化可以忽略不计且已相对稳定，则所述传感器的长期稳定性合格。

10.根据权利要求9所述的一种光纤光栅测量部件的标定方法，其特征在于：通过所述传力帽对每个所述钢环施加可能发生的最大相对变形，然后，保持施加相对变形不变，若在设定时间内，测量光栅发生较大变形，则所述测量部件的长期稳定性不合格。