[发明专利]一种基于光纤光栅式温度传感器的标定方法

说明书

本发明公开的一种基于光纤光栅式温度传感器的标定方法，属于温度传感器标定技术领域。本发明实现方法为：对光纤光栅式温度传感器进行标定试验；标定试验数据处理，从数据算法上提高光纤光栅式温度传感器的测温精度；采用得到的标定曲线进行温度测量，与标准温度传感器示值相比，得到光纤光栅温度传感器的测量误差，通过减小测量误差提高光纤光栅式温度传感器测温能力的准确性。本发明能够解决多次循环标定过程中，由于温度加载装置的温场不均匀性和不稳定性，而造成的多次循环标定试验中标准温度传感器示值温度不统一问题，进而提高光纤光栅式温度传感器测温能力的准确性。

技术领域

本发明涉及一种基于光纤光栅式温度传感器的标定方法，属于温度传感器标定技术领域。

背景技术

光纤光栅中心反射波长可表示为：

λ_B＝2n_effΛ (1)

式中：λ_B为光栅中心波长；n_eff为有效折射率；Λ为光栅周期。n_eff和Λ均受外界环境影响(温度、压力等)而发生变化，导致光纤光栅的反射波长发生移动温度变化引起的光纤光栅反射波长移动可表示为：

式中：为光纤的热光系数，描述光纤折射率随温度的变化关系；为光纤的热膨胀系数，描述光栅的栅距随温度的变化关系。从式(2)可以看出，Δλ_B与ΔT之间呈线性关系，通过测量光纤光栅反射波长的移动Δλ_B，便可以确定环境温度T。但实际应用中，光纤光栅反射波长与温度的线性拟合的曲线与标准温度传感器相比，测量误差较大。因此需要增加拟合曲线的修正项，以减小测量误差，提高传感器的测量精度。

标定温度传感器的方法可以分为两类:一是标准值法，是温度传感器同一次标准比较，将传感器置于这些标准温度值下，即按照国际计量委员会1968年通过的国际实用温标(IPTS)相比较，记录传感器相应温度值下示值，并利用IPTS规定的内插公式对温度传感器的分度进行对比记录，从而能完成对温度传感器的标定；二是温度传感器与某一已经标定的测温标准装置进行比较。常用的温度传感器的标定方法是把待测温度传感器与已被标定好的更高一级精度的温度传感器紧靠在一起，共同置于可调节的温度加载装置中，分别把温度加载装置调节到所选择的若干温度点，比较和记录两者的读数，获得一系列对应值，经多次温度循环测试，将标定值进行数据处理，就获得了待测温度传感器的标定曲线。

但在标定过程中，由于温度加载装置的温场不均匀性和不稳定性，而造成多次循环标定试验中标准温度传感器示值不统一的现象，会对数据处理造成困难，进而影响传感器标定曲线的准确性。

发明内容

为解决多次循环标定过程中，由于温度加载装置的温场不均匀性和不稳定性，而造成的多次循环标定试验中标准温度传感器示值温度不统一问题，本发明的目的提供一种基于光纤光栅式温度传感器的标定方法，能够提高光纤光栅式温度传感器测温能力的准确性。

本发明的目的是通过下述技术方法实现的：

本发明公开的一种基于光纤光栅式温度传感器的标定方法，包括如下步骤：

步骤一、光纤光栅式温度传感器标定。

步骤1.1：将标准温度传感器与光纤光栅式温度传感器放置于在温度加载装置中，确保两者处于同一等温线上，光纤光栅温度传感器连接解调仪表及计算机，标准温度传感器连接温度表；

步骤1.2：根据光纤光栅式温度传感器量程范围，设置m个标定温度点T₁、T₂…T_m，m为标点个数；