[发明专利]一种具有可追踪校准的光纤光栅传感器测量系统

说明书

本发明公开了一种具有可追踪校准的光纤光栅传感器测量系统，该系统包括标准单元GC、参考单元RC、标准双波长差分检测仪器GI、待校准双波长差分检测仪器IUC和待校准传感器SUC；标准单元GC设置在标准双波长差分检测仪器的中心位置；其中，待校准传感器指需要校准的FBG传感器；将标准单元GC作为标准双波长差分检测仪器GI的实时参考，用来校准待校准传感器SUC，在待校准双波长差分检测仪器IUC中使用参考单元RC，通过标准单元GC对待校准双波长差分检测仪器IUC和参考单元RC进行校准，以实现对双波长差分检测仪器和FBG传感器的可追踪校准。

技术领域

本发明涉及传感器测量技术领域，具体涉及一种具有可追踪校准的光纤光栅传感器测量系统。

背景技术

电子传感器通常测量在参数(如温度或应变)的影响下被测物体某一电性质的变化，而光纤传感器测量物体光学特性的变化，通过光纤将探测光传输到传感器，然后光信号返回到信号处理仪器，光纤传感器具有抗电磁干扰、传输损耗小等优点。光纤布拉格光栅(fiber Bragg gratings，FBG)传感器，是一种使用频率最高，范围最广的光纤传感器，这种传感器可以根据环境温度以及/或者应变的变化来改变其反射的光波的波长。由于FBG传感器中的光纤和光栅都是绝缘体，具有被动性电学特性，并且不受电磁感应噪声的影响，因此被广泛应用于很多利基应用中，如基础设施或油井监测。由于不同的应用场景需要不同数量、不同范围的FBG传感器，所以FBG传感器的设计和制造通常是针对每个应用定制的，无法批量生产且成本较高。

目前，采用双波长差分检测技术(DWDD)对传感器进行测量，在测量时，FBG传感器的测量范围与其具有的光谱带宽w_s成正比，当FBG传感器位于测量范围的中心时，其中心波长λ_s等于DWDD仪器发射的两个探测波长之间的中心波长λ_c。如果所有的DWDD仪器都工作在相同的波长λ_c，则所有的FBG传感器便具有相同的量程，即可实现FBG传感器和DWDD仪器的标准化设计，有利于批量制造。但每个DWDD仪器的操作特性以及每个FBG传感器的实际响应总是各不相同，只有二者都能满足可追踪校准的要求，并且具有互操作性时，才能在实际应用中广泛部署DWDD仪器和相关FBG传感器系统。

目前采用的校准技术是通过DWDD仪器发射的两个探测波长的间隔(δ＝λ₊-λ_-)和两个探测波长之间的中心波长λ_c对FBG传感器进行校准，随着DWDD仪器中DFB激光二极管的老化，其校准效果会出现偏差不够准确且不具有可追踪性，需重新校准较为麻烦。

发明内容

本发明要解决的技术问题是现有的DWDD仪器对FBG传感器的校准效果不够准确且不可追踪，需要定期重新校准较为麻烦，因此，本发明提供一种具有可追踪校准的光纤光栅传感器测量系统，以实现对双波长差分检测仪器和FBG传感器的可追踪校准，提高校准准确率。

本发明通过下述技术方案实现：

一种具有可追踪校准的光纤光栅传感器测量系统，包括标准单元GC、参考单元RC、标准双波长差分检测仪器GI、待校准双波长差分检测仪器IUC和待校准传感器SUC；所述标准单元GC设置在所述标准双波长差分检测仪器的中心位置；其中，所述待校准传感器指需要校准的FBG传感器；

将所述标准单元GC作为标准双波长差分检测仪器GI的实时参考，用来校准待校准传感器SUC，在待校准双波长差分检测仪器IUC中使用参考单元RC，通过标准单元GC对所述待校准双波长差分检测仪器IUC和所述参考单元RC进行校准。

进一步地，所述标准单元GC中包括两个FBG传感器，将标准单元GC中的两个FBG传感器作为标准传感器，两个标准传感器测得的信号GS1和GS2连接到标准双波长差分检测仪器GI中的两个信号通道上，其余待校准传感器测得的信号连接到标准双波长差分检测仪器GI中剩余的信号通道上。