[发明专利]一种光纤光栅高温传感器超量程使用的系数快速修正方法

权利要求书

1.一种光纤光栅高温传感器超量程使用的系数快速修正方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：确定光纤光栅高温传感器出厂的初始标定点矩阵M＝[λ_x,y,t_x,y]，其中x代表光纤光栅高温传感器的光栅测点数量，Y代表各光栅测点进行初始标定时标定点的数量；t_x,y表示索引x,y下的标定点所示温度，λ_x,y表示标定点所示温度t_x,y对应条件下栅点反射波中心波长；将多维数组M按各光栅测点划分为若干个二维数组即对应波长温度点数组，取数组M中温度临近100℃值定义其波长为基准波长λ0_x,1，以Δλ_x,y＝(λ_x,y’-λ0_x,1)/λ0_x,1*1000为自变量，温度t_x,y为因变量，采用多项式拟合分别获取各光栅测点的初始温度系数a_x,b_x,c_x,d_x，其中a_x为三次项系数，b_x为二次项系数，c_x为一次项系数，d_x为常数项；

步骤2：记光纤光栅高温传感器在常压下沸水温度100℃时的标准基准波长为λ_x,1’，校正后的基准波长为λ_x,1，即得到标准基准波长与校正后的基准波长偏差Δλ_x＝λ_x,1’-λ_x,1；依据步骤1中的温度系数a_x,b_x,c_x,d_x与实测温度t_x,1代入拟合的三次方程a_x*Δλ_x,1³+b_x*Δλ_x,1²+c_x*Δλ_x,1+d_x＝t_x,1求实根，该实根记为k_x，且满足关系式k_x＝Δλ_x/λ_x,1*1000；再参考测定的标准基准波长为λ_x,1’计算出校正后的基准波长λ_x,1＝1000/(k_x+1000)*λ_x,1’；

步骤3：依据步骤1中的温度系数a_x,b_x,c_x,d_x’及步骤2中计算出的校准后的基准波长λ_x,1构造修正后的基准温度波长关系曲线，然后按照初始标定点温度t_x,y，代入新拟合的三次方程a_x*Δλ_x,y³+b_x*Δλ_x,y²+c_x*Δλ_x,y+d_x＝t_x,y求其实根从而计算出基准修正后的相应波长偏差Δλ_x,y，然后根据等式Δλ_x,y＝(λ_x,y’-λ_x,1)/λ_x,1*1000，推算出理论波长λ_x,y’，从而得到基准修正点数组N＝[λ_x,y’,t_x,y]；

步骤4：采用传感器温度自适应试验装置针对光纤光栅高温传感器进行温度自适应试验，收集传感器温度自适应试验装置中发热结构多次升温达到热平衡时记录的参考温度t_x,z和波长λ_x,z，得到系数修正点矩阵S＝[λ_x,z,t_x,z]，其中z代表自适应修正试验次数；

步骤5：将步骤4中得到的系数修正点矩阵S＝[λ_x,z,t_x,z]与步骤3中的基准修正点矩阵N＝[λ_x,y’,t_x,y]进行加权合并运算，矩阵S加权比例应高于矩阵N，从而得到自适应矩阵R＝[λ_x,k,t_x,k]，其中y≤k≤y+z；

步骤6：依据步骤5中的自适应数组R，按照光栅测点数量x划分为若干个二维矩阵，再采用梯度下降法三次拟合函数模型，分别获取各光栅测点的修正后温度系数a_x’,b_x’,c_x’,d_x’，得到波长—温度修正公式：a_x’*Δλ_x,y³+b_x’*Δλ_x,y²+c_x’*Δλ_x,y+d_x’＝t_x,y，其中Δλ_x,y＝(λ_x,y’-λ_x,1)/λ_x,1*1000。