[发明专利]一种基于光杠杆的光纤布拉格光栅应变传感器的标定方法

权利要求书

1.一种基于光杠杆的光纤布拉格光栅应变传感器的标定方法，其特征在于：该标定方法基于光纤布拉格光栅应变标定系统实现，光纤布拉格光栅应变标定系统包括放大自发辐射光源(1)、光环形器(2)、固定夹头(4)、活动夹头(5)、砝码(6)、光杠杆(7)、刻度尺(11)、望远镜(12)和光栅解调模块(13)，标定方法的具体步骤如下：

第一步、连接光纤布拉格光栅应变标定系统

将放大自发辐射光源(1)、光环形器(2)和所测光纤布拉格光栅(3)依次连接，光环形器(2)的另一个端口接光栅解调模块(13)，光栅解调模块(13)与计算机(14)连接，显示光纤布拉格光栅的中心波长，将光纤布拉格光栅(3)的两端竖直固定在固定夹头(4)和活动夹头(5)之间，将光杠杆(7)后支撑脚(9)放置在活动夹头(5)上，两个前支撑脚(10)放置在一个固定位置，反射镜(8)固定在光杠杆(7)上，刻度尺(11)位于反射镜(8)和望远镜(12)之间，调整望远镜(12)位置到合适的距离，通过望远镜(12)可看到反射镜(8)所反射刻度尺(11)的刻度值；

第二步、测量光杠杆常数、反射镜到望远镜距离以及固定夹头和活动夹头的初始距离

测出光杠杆两个前支撑脚(10)中点与后支撑脚(9)的距离L并记录；测量出反射镜(8)到望远镜(12)距离D并记录；测量出光纤布拉格光栅(3)的长度l并记录；

第三步、光纤布拉格光栅应变传感器标定和中心波长记录

标定开始时，打开放大自发辐射光源(1)，开启计算机(14)，在不加砝码(6)的条件下观察望远镜(12)中刻度尺(11)的读数，然后增加砝码(6)数量，每次增加相同的质量，读取每次加砝码后望远镜中观察到的刻度值以及计算机上显示的中心波长并记录，一直到最后一个砝码，然后逐个取下砝码(6)，同样进行记录每次减砝码后望远镜中观察到的刻度值以及计算机上显示的中心波长，直到取下最后一个砝码(6)，完成整个光纤布拉格光栅应变传感器的标定过程；

第四步、数据处理

通过记录的刻度尺读数，根据公式可以计算出每次增加或减少砝码后光纤布拉格光栅位移变化量△L，其中：△L为光纤布拉格光栅位移变化量，L为光杠杆常数，D为反射镜到望远镜距离，△n为每次增加砝码后所记录的刻度值相对于初始刻度值的变化量△n₁和每次减少砝码前所记录的刻度值相对于初始刻度值的变化量△n₂的平均值，且刻度值变化量△n₁对应的增加砝码后的砝码数量和刻度值变化量△n₂对应的要减少砝码前的砝码数量相同，根据公式由位移变化量△L可以计算出光纤布拉格光栅应变传感器的应变值，然后绘制光纤布拉格光栅应变传感器的中心波长与应变的对应关系，得出光纤布拉格光栅应变传感器的应变灵敏度；其中：ε为光纤布拉格光栅应变传感器的应变，E为光纤布拉格光栅的弹性模量，l为光纤布拉格光栅(3)的长度。

2.根据权力要求1所述的一种基于光杠杆的光纤布拉格光栅应变传感器的标定方法，其特征在于：光杠杆(7)上的反射镜(8)与望远镜的距离在望远镜可以看到反射镜所反射刻度值的条件下越远越好。

3.根据权力要求1或2所述的一种基于光杠杆的光纤布拉格光栅应变传感器的标定方法，其特征在于：光杠杆常数的测量过程为：光杠杆三只支撑脚朝下，压在一张干净的白纸上，使三个支撑角在白纸上留下痕迹，先连接两个前支撑脚，标出其中点，然后中点与后支撑脚相连，用游标卡尺测量出中点与后支撑脚(9)的距离L并记录。

4.根据权力要求1或2所述的一种基于光杠杆的光纤布拉格光栅应变传感器的标定方法，其特征在于：反射镜到望远镜距离的测量过程为：取一根细绳，一端放在望远镜处，拉直细绳，使另一端放在反射镜处，然后拿出米尺，测量细绳的长度。