[发明专利]一种基于光纤传感器高温环境下的应变测量方法

摘要

本发明涉及一种基于光纤传感器高温环境下的应变测量方法，属于测试技术领域。该方法包含以下步骤：1、测试工作环境下应变测量，2、模拟环境下复现应变测量数据，3、应变值获取。本发明间接实现应变测量的原位校准，使得高温环境下应变测量数据可溯源；无需对传感器进行高温环境下的参数(如灵敏系数、热输出等)标定，可直接用于试验测试，避免了标定过程中引入误差，同时复现测试环境、被测试件状态及传感器安装，抵消了测量过程中的隐含误差源，可显著提高高温环境下应变测量的准确度。

主权项

1.一种基于光纤传感器高温环境下的应变测量方法，其特征在于，具体包含以下步骤：步骤一、测试工作环境下应变测量a)设计被测试件试验点位置：通过试验点位置设计，保证试验过程中，光纤应变传感器和光纤温度传感器安装位置附近的温场分布均匀；b)安装传感器到被测试件：采用标准工艺将光纤应变传感器和光纤温度传感器分别安装到被测试件试验点位置；c)记录试验前传感器输出信号值：将光纤应变传感器和光纤温度传感器接入解调设备，通过设备操作软件设置解调参数，保证数据采集解调正常，记录传感器输出信号值分别为X_ε0、X_T0，其中X_ε0为光纤应变传感器在实测试验前输出信号值，X_T0为光纤温度传感器在实测试验前输出信号值；d)记录实测环境下传感器输出信号值：启动试验设备，达到试验工作条件后，记录传感器输出信号值分别为X_ε1、X_T1，其中X_ε1为光纤应变传感器在实测环境下输出信号值，X_T1为光纤温度传感器在实测环境下输出信号值；步骤二、模拟环境下复现应变测量数据a)设计加工标准件：标准件的材料及热处理工艺要与被测试件一致；b)设计标准件上传感器安装位置：通过传感器安装位置设计，保证在模拟温度及机械力加载环境中，光纤应变传感器和光纤温度传感器安装位置附近的温场分布均匀；c)安装传感器到标准件：采用标准工艺将光纤应变传感器和光纤温度传感器分别安装到标准件试验点位置；d)安装标准件：将标准件安装到温度及机械力加载装置上，将光纤应变传感器和光纤温度传感器接入解调设备，通过设备操作软件设置解调参数，保证数据采集解调正常；e)复现实测试验初始温度：启动温度加载，观察光纤温度传感器的输出信号值X_T2，直至X_T2＝X_T0时，停止温度加载，记录此时加载温度值T₀以及光纤应变传感器的输出信号值X_ε2，其中，X_ε2为光纤应变传感器在模拟试验前输出信号值，X_T2为光纤温度传感器在模拟试验前输出信号值；f)复现实测试验工作温度：继续进行温度加载，观察光纤温度传感器的输出信号值X_T3，直至X_T3＝X_T1，停止温度加载，记录此时加载温度值T₁，其中，X_T3为光纤温度传感器在模拟环境下输出信号值；g)复现实测试验加载机械力：启动机械力加载，观察光纤应变传感器的输出信号值X_ε3，直至X_ε3‑X_ε2＝X_ε1‑X_ε0，其中，X_ε3为光纤应变传感器在模拟环境下输出信号值；h)计算机械力产生的应变：通过测量标准件变形，可计算得到此时标准件由于机械力加载产生的应变ε₁，其中，ε₁为标准件在T₁温度下，机械力加载产生的应变；步骤三、应变值获取a)计算温度产生的应变：根据公式ε_T＝α×(T₁‑T₀)，计算得到温度加载产生的应变，其中，ε_T为标准件在T₁温度下，由于线膨胀产生的应变，T₁为在模拟环境下，当X_T3＝X_T1时，加载的温度值，T₀为在模拟环境下，当X_T2＝X_T0时，加载的温度值；d)计算实测试验中应变值：根据公式ε＝ε₁+ε_T＝ε₁+α×(T₁‑T₀)，计算得到被测试件在实测试验中的应变值，其中，α为标准件在20℃～T₁温度下，线膨胀系数，ε为高温环境下应变测量值。