[发明专利]一种已敷设光电复合缆的温度和应变同时测量方法

摘要

本发明公开了属于测量技术领域，特别涉及一种已敷设光电复合缆的温度和应变同时测量方法。该方法测量光电复合缆中传感光纤样纤的布里渊散射频移初值、谱峰功率初值和瑞利散射功率值，计算布里渊散射谱峰功率与瑞利散射功率之比；通过标定实验获得传感光纤样纤布里渊散射频移的温度和应变系数、布里渊散射相对谱峰功率的温度和应变系数；计算已敷设光电复合缆中传感光纤的布里渊谱峰功率分布初值的估计值；通过布里渊散射测量系统实时测量已敷设光电复合缆中传感光纤的布里渊散射频移分布和谱峰功率分布，计算传感光纤上的实时温度和应变分布；本发明在没有明显增加系统复杂性的前提下，解决了温度和应变同时测量的难题。

主权项

一种已敷设光电复合缆的温度和应变同时测量方法，其特征是所述方法包括：步骤1：测量光电复合缆中传感光纤样纤的布里渊散射频移初值、谱峰功率初值和瑞利散射功率值，计算布里渊散射谱峰功率与瑞利散射功率之比；取一段待测光电复合缆中传感光纤的样纤，将样纤松弛地放在恒温装置内，保证其处于零应变、T0℃下，用瑞利散射测量系统测量样纤的瑞利散射功率，获得一维数组，求平均后得到瑞利散射功率初值PR0；用布里渊散射测量系统测量样纤的布里渊散射频移和谱峰功率，得到两个一维数组，分别求平均后得到布里渊散射频移初值vB0和谱峰功率初值PB0；根据CBR =PB0/PR0计算零应变、T0℃下的布里渊散射谱峰功率与瑞利散射功率的系数比CBR；步骤2：通过标定实验获得传感光纤样纤布里渊散射频移的温度和应变系数、布里渊散射相对谱峰功率的温度和应变系数；利用恒温装置和应变施加装置对样纤进行标定实验，施加的温度和应变点在5个以上，记录不同温度和应变下的布里渊散射频移vB和谱峰功率PB，利用线性拟合算法获取频移vB和相对谱峰功率PB/ PB0分别与温度T和应变ε的线性关系，得到频移的温度系数CvT、频移的应变系数Cvε、相对谱峰功率的温度系数CPT、相对谱峰功率的应变系数CPε；步骤3：计算已敷设光电复合缆中传感光纤的布里渊谱峰功率分布初值的估计值；使用同一套瑞利散射测量系统对已敷设光电复合缆中用于传感的光纤进行一次测量，获得瑞利散射功率数据PR(z)，计算传感光纤在零应变、T0℃下的布里渊散射谱峰功率分布初值的估计值PB0(z)= CBR×PR(z)，其中z是某时刻散射 光在传感光纤上的位置，其最大值是传感光纤长度；步骤4：通过布里渊散射测量系统实时测量已敷设光电复合缆中传感光纤的布里渊散射频移分布和谱峰功率分布，计算传感光纤上的实时温度和应变分布；使用布里渊散射测量系统对传感光纤进行在线测量，得到传感光纤上的布里渊散射频移分布vB(z)和布里渊散射谱峰功率分布PB(z)，然后计算传感光纤上的温度和应变分布：1）计算布里渊散射频移变化量δvB(z)=vB(z)‑vB0；2）计算布里渊谱峰功率相对变化量δPB(z)/ PB0(z)=(PB(z)‑PB0(z))/ PB0(z)；3）计算传感光纤上的温度分布T(z)和应变分布ε(z)：  T ( z ) ϵ ( z ) = 1 | C νT C Pϵ - C νϵ C PT | C P - C νϵ - C PT C νT δν B ( z ) δ P B ( z ) P B 0 ( z ) + T 0 0 ，其中， |CνTCPε‑CνεCPT|≠0。