[发明专利]裸FBG应变传感器的标定用装置、标定系统及标定方法

说明书

本发明属于光纤传感领域，公开了一种裸FBG应变传感器的标定用装置、标定系统及标定方法。该标定用装置包括标定底板和分别设置在所述标定底板顶部的标定基座和微位移产生装置；所述标定基座和微位移产生装置分别设有定位槽以及与定位槽匹配设置的弹性垫，所述裸FBG应变传感器通过定位槽和弹性垫固定在标定基座和微位移产生装置之间；所述标定基座与标定底板固定连接，所述微位移产生装置可相对于标定底板运动；通过微位移产生装置在标定底板上做相对运动，改变微位移产生装置与标定基座间的距离，进而改变待测裸FBG应变传感器的波长。本发明可以取得良好的线性度和不确定度，为FBG在工程中的应用提供了条件。

技术领域

本发明属于光纤传感领域，更具体地，涉及一种裸FBG应变传感器的标定用装置、标定系统及标定方法。

背景技术

光纤布拉格光栅(FBG),是利用光纤材料的光敏特性,以一定的写入技术在裸光纤的一段范围内写入具有周期性折射率的芯内体光栅,其实质作用是在纤芯内形成以共振波长为中心的窄带光学滤波器,宽带光源或可调谐光源输出光经过光栅时,光谱中以光栅的波长为中心的窄带光谱在光栅处被反射而被解调,其他大部分光将发生透射而沿原来方向传输。FBG纤芯在外界温度、应力等物理量的作用下,折射率将发生改变,从而引起光栅反射光中心波长漂移。此特性即为FBG传感器的工作原理,通过检测反射光波长的变化即可得出FBG传感器所处环境待测物理量的变化。

FBG应变传感器作为一种新型传感器，具有体积小、重量轻、灵敏度高、抗电磁干扰能力强，便于实现实时分布式测量等优点，非常适合复杂条件下结构应变信息长期监测工作，被广泛应用于土木结构、海洋工程、航空航天等领域，其对应力、应变、温度及振动等多参量检测有突出的优势,正逐渐取代传统的传感器。

为了保证测量的准确性，FBG应变传感器在使用前需要对其进行应变灵敏度的标定。目前，对于已经封装好的FBG应变传感器的标定已经有了较多可行性方法。一般采用弯矩梁作为基本结构，在标准梁粘贴FBG，通过施加载荷使梁上产生应变，通过计算得到梁表面的应变从而实现FBG传感器的应变特性标定。如公开号为CN207318047U的一种FBG应变传感器动态标定用耦合器和标定装置，公开了标定装置包括等强度梁和振动台，等强度梁的头端固定在支架上，末端与振动台的输出部连接，电阻应变计和FBG传感器粘接在等强度梁上，加速度传感器粘接在等强度梁的末端。

在实际应用中，裸FBG应变传感器的灵敏度系数同样需要得到精确的标定，但是由于裸FBG应变传感器非常脆弱，一旦采用粘贴等传统方法进行安装，很难完好地拆卸下来，并且采用且现有的对已经封装好的FBG应变传感器的标定装置采用的标定方式对裸FBG应变传感器进行标定，存在应变传递率不确定的问题，同时现有的标定装置结构较复杂，涉及的器件较多，成本较高，维护成本高，不能满足工程实际应用的需求。且复杂的标定装置对操作人员的要求严格，需要操作人员具有丰富的操作经验以克服拆卸难、测量精度不准的问题。而精确的灵敏度系数是保证测量结果的精确性和可重复性的重要参数，现有技术尚缺乏对裸FBG应变传感器灵敏度系数更好的标定方法。

发明内容

本发明解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种能够合理解决应变传递率问题的裸FBG应变传感器的标定用装置，该标定用装置尤其适用于裸FBG应变传感器的标定，操作简便，精确度高。

本发明目的通过以下技术方案实现：

提供一种裸FBG应变传感器的标定用装置，包括标定底板和分别设置在所述标定底板顶部的标定基座和微位移产生装置；所述标定基座和微位移产生装置分别设有定位槽以及与定位槽匹配设置的弹性垫，所述裸FBG应变传感器通过定位槽和弹性垫固定在标定基座和微位移产生装置之间；所述标定基座与标定底板固定连接，所述微位移产生装置可相对于标定底板运动；通过微位移产生装置在标定底板上做相对运动，改变微位移产生装置与标定基座间的距离，进而改变待测裸FBG应变传感器的波长。