[发明专利]一种表贴式光纤光栅应变传感器的标定方法

摘要

本发明提出了一种表贴式光纤光栅应变传感器的标定方法，先选择一个与应变测量对象材料相同的标准件，在标准件上表面的中央位置做一定的表面处理，沿水平方向粘贴光纤光栅应变传感器，在其旁边布设一个光纤光栅温度传感器，光纤光栅温度传感器处于悬空不受力状态，静置48小时后将布设好光纤光栅传感器的标准件放到恒温槽内，光纤光栅传感器连接到光纤光栅解调仪记录传感器波长变化，调节恒温槽的温度，引起标准件的热胀冷缩变形改变光纤光栅的受力状态，结合有限元分析得出标准件表面应变大小，通过一定的计算来实现光纤光栅应变传感器应变灵敏度系数的标定。本发明提高了应变灵敏度系数的可靠性。

主权项

一种表贴式光纤光栅应变传感器的标定方法，其特征是，该方法包括以下步骤：步骤一：选择一个与待测件材料相同的标准件；步骤二：在标准件上表面中央位置处进行表面处理，去除表面油脂及杂质后沿水平方向粘贴光纤光栅应变传感器，并布设一个光纤光栅温度传感器在其旁边，光纤光栅温度传感器处于悬空不受力状态，光纤光栅温度传感器两端用3M胶带固定；步骤三：将粘贴好传感器的标准件静置48小时后，放在恒温槽的槽内，标准件处于无约束状态；步骤四：将光纤光栅应变传感器及光纤光栅温度传感器均与光纤光栅解调仪相连，监测光纤光栅传感器的波长变化；步骤五：调节恒温槽的温度，恒温保持一段时间后调节恒温槽温度，根据待测件实验环境温度范围完成一次升降温循环；步骤六：利用有限元分析方法得出温度变化引起的标准件热胀冷缩表面产生的应变；步骤七：光纤光栅传感器波长的变化由应变和温度两个因素共同影响，由光纤光栅传感原理可知，△λ＝△λε+△λT＝Kε*ε+KT*T，其中，△λ为光纤光栅传感器中心波长的变化，△λε为应变引起的光纤光栅传感器波长的变化，△λT为温度引起的光纤光栅传感器中心波长的变化，Kε为光纤光栅应变灵敏度系数，ε表示光纤光栅传感器测量点处应变大小，KT为光纤光栅温度传感器温度灵敏度系数，T表示光纤光栅传感器测量点处温度变化，所述的光纤光栅应变传感器受应变和温度的共同作用，而光纤光栅温度传感器处于悬空不受力状态，只受温度变化影响，通过光纤光栅温度传感器可以去除温度变化对光纤光栅应变传感器的影响，获得应变对光纤光栅应变传感器的影响，应变灵敏度系数Kε通过以下公式即可求出；Kε＝[|△λε1‑△λT1|/|ε1|+|△λε2‑△λT2|/|ε2|+…+|△λεn‑△λTn|/|εn]/n其中，n为设定的温度变化工况数，△λε1表示第一个工况下光纤光栅应变传感器波长变化，△λT1表示第一个工况下光纤光栅温度传感器波长变化，ε1表示第一个工况下通过有限元分析标准件由于热胀冷缩表面产生的应变大小，其他以此类推，通过对各个工况过程求得光纤光栅应变灵敏度系数累加求均值来确定最终的光纤光栅应变灵敏度系数。