[发明专利]布里渊传感光纤温度系数和应变系数的标定系统及方法

说明书

本发明提供了一种布里渊光时域分析仪传感光纤温度系数和应变系数的标定系统及方法，用于准确地获取一段特定传感光纤的温度系数和应变系数，从而保证在根据布里渊频移计算温度和应变的过程中，可以得到准确的计算结果，所述标定系统包括应变调整单元、应变测量单元、温度调整单元、温度测量单元，其中，应变调整单元和应变测量单元通过固定夹具、移动夹具、高精度激光测距仪调节和测量光纤应变量，温度调整单元和温度测量单元通过温控器、加热管和加热丝测量和调节光纤温度。

技术领域

本申请涉及光纤传感领域，尤其涉及一种布里渊光时域分析仪传感光纤温度系数和应变系数的标定系统及方法。

背景技术

利用光纤布里渊频移对温度、应变敏感的特点，人们发明了布里渊光时域分析仪，用来进行温度、应变的分布式测量。理论上，光纤布里渊频移与温度、应变同时成线性关系，他们之间的关系可以用温度系数、应变系数和频移常数线性表示。根据布里渊频移计算温度、应变时，需要用到温度系数和应变系数，获得这两个系数的准确值对于精确的计算温度、应变具有重要意义。实际使用中，温度系数、应变系数需要通过实验进行标定，从而获得准确的实验值。目前尚无成熟的标定方法。本发明针对此问题，提出了一种布里渊光时域分析仪传感光纤温度系数和应变系数的标定系统。

发明内容

本申请的目的在于提供一种布里渊光时域分析仪传感光纤温度系数和应变系数的标定系统及方法，用于准确地获取一段特定传感光纤的温度系数和应变系数，从而保证在根据布里渊频移计算温度和应变的过程中，可以得到准确的计算结果。

本申请提供一种布里渊光时域分析仪传感光纤温度系数和应变系数的标定系统及方法，包括应变调整单元、应变测量单元、温度调整单元、温度测量单元。

所述应变调整单元包括光学平台、固定夹具、移动夹具、粗调螺栓、微调螺栓；所述固定夹具、移动夹具固定在所述光学平台上，所述粗调螺栓、微调螺栓安装于所述移动夹具上；所述固定夹具、移动夹具上安装有光纤压紧装置，所述光纤压紧装置用于压紧被标定的传感光纤。旋动所述粗调螺栓可以粗略调整所述移动夹具的位置(远离或靠近所述固定夹具)，旋动所述微调螺栓可以细微调整所述移动夹具的位置(远离或靠近所述固定夹具)。所述移动夹具远离所述固定夹具，则所述传感光纤被拉伸、应变增加。所述移动夹具靠近所述固定夹具，则所述传感光纤被放松、应变减小。综上，所述应变调整单元可以通过旋动所述粗调螺栓和所述微调螺栓，调整所述传感光纤受到的应变。

所述应变测量单元包括高精度激光测距仪、反射镜、笔记本电脑、数据连接线。所述反射镜安装在所述移动夹具上，随所述移动夹具做等距等向移动。所述高精度激光测距仪位于所述固定夹具侧方，向所述反射镜发射激光并接收反射光。所述高精度激光测距仪将测量数据通过所述数据连接线发送给所述笔记本电脑。所述笔记本电脑显示所述传感光纤的应变测量结果。

所述温度调整单元包括控温仪、金属加热管、金属加热丝、支撑架。所述金属加热管套在所述传感光纤上，通过调整位置，使所述传感光纤与所述金属加热管的轴线重合，所述传感光纤与所述金属加热管无物理接触。所述金属加热管通过所述支撑架稳定支撑在所述光学平台上。所述金属加热丝一端均匀缠绕在所述金属加热管上，另一端与所述控温仪的控温端口连接。所述控温仪通过输出一定功率的电流，使所述金属加热丝产生热量。所述金属加热丝进一步使所述金属加热管产生热量。所述金属加热管内部温度升高，使所述传感光纤的温度升高。由于所述金属加热管的管径较细，与所述传感光纤距离较近，可近似认为所述金属加热管的温度与所述传感光纤的温度相同。从而实现对所述传感光纤温度的调整。

所述温度测量单元包括温敏电阻、信号导线、测温仪(与所述控温仪一体)。所述温敏电阻固定在所述金属加热管表面，与所述信号导线和所述测温仪共同完成温度的测量。所述测温仪与所述控温仪为一体式测温控温仪，可以自动进行温度控制。操作人员在所述测温控温仪面板上设置目标温度，当所述温敏电阻测得温度低于目标温度时，所述控温仪通过增大电流使所述金属加热管升温。当所述温敏电阻测得温度高于目标温度时，所述控温仪通过减小电流或切断电流使所述金属加热管自然降温，从而达到控温作用。