CN110360988A - 一种自温补光纤光栅水准测斜仪及倾斜计算方法 - Google Patents
一种自温补光纤光栅水准测斜仪及倾斜计算方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉一种自温补光纤光栅水准测斜仪及倾斜计算方法；属于自动化检测技术装备领域。该水准测斜装置一与水准测斜装置二内分别设有浮力位移测准装置；水准测斜装置一与水准测斜装置二布置在被测件上；当被测件发生倾斜后，水准测斜装置一与水准测斜装置二内的浮力位移测准装置将测量偏倾斜值发送至外部终端；通过增加水准测斜元件的数量以实现区域范围内多点之间的倾斜及水准度的测量。本发明提供的自温补光纤光栅水准测斜仪，可放置在任意被测件上进行测试，并实现了水准和可辨向倾斜角度的同时测量；模块化的水准测斜元件设计，便于实现区域多点之间的倾斜及水准度的测量。
Description
技术领域
本发明涉一种自温补光纤光栅水准测斜仪及倾斜计算方法；属于自动化检测技术装备领域。
背景技术
水准测量又名“几何水准测量”，是用水准仪和水准尺测定地面上两点间高差的方法，通过在地面两点间安置水准仪，观测竖立在两点上的水准标尺，按尺上读数推算两点间的高差。然而，在水准测量的过程中，水准尺的竖直是水准测量精度的保证。目前已有专利(CN201711101080、CN201721497643)尚未对水准测量过程中倾斜度的测量作出相应的研究。
发明内容
本发明针对目前存在的技术空缺，提供了一种自温补光纤光栅水准测斜仪及倾斜计算方法。
本发明采用如下技术方案：
本发明提供的自温补光纤光栅水准测斜仪，包括水准测斜装置一、水准测斜装置二、连通装置；所述的水准测斜装置一与水准测斜装置二之间相互连通；
所述的水准测斜装置一与水准测斜装置二内分别设有浮力位移测准装置；
所述的水准测斜装置一与水准测斜装置二布置在被测件上；当被测件发生倾斜后，水准测斜装置一与水准测斜装置二内的浮力位移测准装置将测量偏倾斜值发送至外部终端。通过增加水准测斜元件的数量以实现区域范围内多点之间的倾斜及水准度的测量。
本发明所述的自温补光纤光栅水准测斜仪，所述的水准测斜装置一包括连通液输入端口、支撑固定件、外壳、连通液、光纤信号输出端口、浮标、光纤光栅一、光纤光栅二、光纤光栅三、光纤光栅四；
所述的外壳内的中心处设有浮标，光纤光栅一、光纤光栅二、光纤光栅三、的一端分别与浮标相连接；光纤光栅一、光纤光栅二、光纤光栅三的另一端分别外壳的内壁相连；
所述的光纤光栅四垂向于光纤光栅一、光纤光栅二及光纤光栅三，且一端与浮标相连，光纤光栅四的另一端与外壳的内顶壁相连；所述的光纤光栅一、光纤光栅二、光纤光栅三、光纤光栅四其相邻的光纤光栅之间的夹角均为120°。
所述的外壳上设有光纤信号输出端口，光纤光栅一、光纤光栅二、光纤光栅三、光纤光栅四通过光纤信号输出端口向外传输信号；
所述的外壳外壁设有连通液输入端口，连通液输入端口与外壳内相连通，外壳内填充连通液；外壳的底端通过支撑固定件固定在被测件上。
本发明所述的自温补光纤光栅水准测斜仪，所述的光纤光栅一、光纤光栅二、光纤光栅三、光纤光栅四与浮标的连接处通过弹性元件相连；光纤光栅一或光纤光栅二或光纤光栅三或光纤光栅四与弹性元件为同轴方式布置；
所述的光纤光栅一、光纤光栅二、光纤光栅三为水平放置。
本发明所述的自温补光纤光栅水准测斜仪，所述的水准测斜装置二包括通液输入端口一、支撑固定件一、外壳一、连通液、光纤信号输出端口一、浮标一、光纤光栅五、光纤光栅六、光纤光栅七、光纤光栅八；
所述的外壳一内的中心处设有浮标一，光纤光栅五、光纤光栅六、光纤光栅七的一端分别与浮标一相连接，光纤光栅五、光纤光栅六、光纤光栅七的另一端分别外壳一的内壁相连；
所述的光纤光栅八垂向于光纤光栅五、光纤光栅六、光纤光栅七，且一端与浮标一相连，光纤光栅八的另一端与外壳一的内顶壁相连；所述的光纤光栅五、光纤光栅六、光纤光栅七、光纤光栅八其相邻光纤光栅之间的夹角均为120°。
所述的外壳一上设有光纤信号输出端口一，光纤光栅五、光纤光栅六、光纤光栅七、光纤光栅八通过光纤信号输出端口一向外传输信号；
所述的外壳一的底端设有支撑固定件一，外壳一内填充连通液；外壳一通过支撑固定件一固定在被测件上。
本发明所述的自温补光纤光栅水准测斜仪，所述的光纤光栅五、光纤光栅六、光纤光栅七、光纤光栅八与浮标一的连接处通过弹性元件一相连；光纤光栅五或光纤光栅六或光纤光栅七或光纤光栅八与性元件一为同轴方式布置；
所述的光纤光栅五、光纤光栅六、光纤光栅七为水平放置。
本发明所述的自温补光纤光栅水准测斜仪，所述的水准测斜装置通过连通装置组件多个测准机构。
本发明所述的自温补光纤光栅水准测斜仪的倾斜计算方法；计算方法如下：
步骤一、将水准测斜装置布置在被测件上；
步骤二、当水准测斜装置处于竖直状态时，在浮标的作用下，弹性元件与其相连的各水平光纤光栅之间产生轴向的应变值分别记为ε10(f)、ε20(f)及ε30(f)，从而导致光纤光栅中心波长产生变化，变化量记为Δλ10(f)、Δλ20(f)及Δλ30(f)；通过下式进行计算：
△λ10(f)＝Kεε10(f)+(ξ+a)△T (1)
△λ20(f)＝Kεε20(f)+(ξ+a)△T (2)
△λ30(f)＝Kεε30(f)+(ξ+a)△T (3)
式中，ΔT为测量环境温度的变化量，Kε为弹性膜片下光栅应变的灵敏度，ξ为光纤光栅热光系数，α为光纤的热膨胀系数；
步骤三、当水准测斜装置处于倾斜状态时，在浮标的作用下，弹性元件与其相连的个水平光纤光栅产生轴向应变值分别为ε1(f)、ε2(f)及ε3(f)，从而导致各光纤光栅的中心波长产生变化，变化量记为Δλ1(f)、Δλ2(f)及Δλ3(f)；通过下式进行计算：
△λ1(f)＝Kεε1(f)+(ξ+a)△T (4)
△λ2(f)＝Kεε2(f)+(ξ+a)ΔT (5)
Δλ3(f)＝Kεε3(f)+(ξ+a)ΔT (6)
式中，ΔT为测量环境温度的变化量，Kε为弹性膜片下光栅应变的灵敏度，ξ为光纤光栅热光系数，α为光纤的热膨胀系数。
步骤五、将上述公式计算求得轴向应变ε11(f)、ε21(f)及ε31(f)带入应变矢量图，通过求取矢量应变合的方法，可得水准测斜元件的倾斜角度及其方位信息，从而实现可辨向倾斜角度的测量。
本发明所述的自温补光纤光栅水准测斜仪的倾斜计算方法，通过水准测斜装置一及水准测斜装置二内的光纤光栅四水准高度h1与光纤光栅八水准高度h2；在作用力下差生的轴向方向应变力分别记为：ε4(f)及ε8(f)，进而导致光纤光栅四及光纤光栅八的中心波长产生变化分别记为：Δλ4(f)、Δλ8(f)；表述为下式：
△λ4(f)＝Kεε4(f)+(ξ+a)ΔT＝Kε·F(h1)+(ξ+a)ΔT (10)
Δλ8(f)＝Kεε8(f)+(ξ+a)ΔT＝Kε·F(h2)+(ξ+a)ΔT (11)
根据上述两式联立为
Δh＝h2-h1＝F-1((Δλ8(f)-Δλ4(f))/Kε)
式中，F为水准高度与光纤光栅轴向应变之间的转换函数，ΔT为测量环境温度的变化量，Kε为弹性膜片下光栅应变的灵敏度，ξ为光纤光栅热光系数，α为光纤的热膨胀系数；Δh为水准测斜元件一与水准测斜元件二的高度差，即两个水准测斜元件间的相对水准度；得到水准测斜装置一及水准测斜装置二之间的相对水准度。
有益效果
本发明提供的自温补光纤光栅水准测斜仪，可放置在任意被测件上进行测试，并实现了水准和可辨向倾斜角度的同时测量；模块化的水准测斜元件设计，便于实现区域多点之间的倾斜及水准度的测量。
本发明提供的自温补光纤光栅水准测斜仪倾斜计算方法，可计算可辨向倾斜角度的测量及水准测量，填补了测量不足的就会空缺。
附图说明
图1为本发明的自温补光纤光栅水准测斜仪的结构示意图；
图2为本发明的自温补光纤光栅水准测斜仪采用的测量方法的应变矢量图；
图3为本发明的自温补光纤光栅水准测斜仪内的浮标及光纤光栅结构示意图。
图中，101-连通液输入端口，102-支撑固定件，103-外壳，104-连通液，105-光纤信号输出端口，106-浮标，107-光纤光栅一，108-光纤光栅二，109-光纤光栅三，110-弹性元件，111-光纤光栅四；
201-连通液输入端口一，202-支撑固定件一，203-外壳一，204-连通液，205-光纤信号输出端口一，206-浮标一，207-光纤光栅五，208-光纤光栅六，209-光纤光栅七，210-弹性元件一，211-光纤光栅八，3-连通元件。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的和技术方案更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示：该自温补光纤光栅水准测斜仪：包括水准测斜元件一、水准测斜元件二及连通元件3组成。其中水准测斜元件一与水准测斜元件二结构相同，通过连通元件3相互连通；通过增加水准测斜元件的数量可实现区域范围内多点之间的倾斜及水准度的测量。多个连通液端口的目的在于为组建倾斜及水准度的区域测量网络提供接口。
本发明中的水准测斜元件一由连通液输入端口101、支撑固定件102、外壳103、连通液104、光纤信号输出端口105、浮标106、光纤光栅一107、光纤光栅二108、光纤光栅三109、光纤光栅四111及弹性元件110组成。
其中连通液输入端口101主要用于实现多个水准测斜元件间连通液体的输入输出；元件支撑固定件102用于实现水准测斜元件一与被测件之间的固定连接；光纤信号输出端口105用于实现光纤光栅一、二、三、四信号的输入输出；光纤信号输出端口105用于为传感器外光纤尾纤与传感器内光纤尾纤提供连接通道，而光纤尾纤实现了光纤光栅信号的传输。
浮标106可随连通液104液位高低的变化而变化，亦可对弹性元件110实现预拉伸的作用从而减少本发明的零点测量误差；光纤光栅一107、光纤光栅二108及光纤光栅三109用于实现可辨方向倾斜角度的测量；光纤光栅四111与光纤光栅八211相互作用实现水准度的测量；光纤光栅一107、光纤光栅二108、光纤光栅三109及光纤光栅四111与弹性元件110的轴线在同一直线上。
光纤光栅四111与光纤光栅八211相互作用实现水准度的测量。当水准测斜元件一及水准测斜元件二的水准度存在差异时，光纤光栅四111及光纤光栅八211在浮标106的作用下其中心波长的变化不同，进而通过联合计算可实现水准度的测量。
光纤光栅一107、光纤光栅二108、光纤光栅三109、光纤光栅四111一端与测斜元件外壳103的内表面连接，另一端与浮标106连接；
光纤光栅四垂向于光纤光栅一107、光纤光栅二108及光纤光栅三109，且一端与浮标相连，光纤光栅四111的另一端与外壳的内顶壁相连；所述的光纤光栅一107、光纤光栅二108、光纤光栅三109、光纤光栅四111其相邻的光纤光栅之间的夹角均为120°；
光纤光栅一107、光纤光栅二108、光纤光栅三109及光纤光栅四111与外壳103的内表面连接点构成正四面体，而浮标106位于此正四面体外壳的中心点位置。
本发明中水准测斜元件二由连通液输入端口一201、支撑固定件一202、外壳一203、连通液、光纤信号输出端口一205、浮标一206、光纤光栅五207、光纤光栅六208、光纤光栅七209、弹性元件一210及光纤光栅八211组成。
其中：连通液输入端口一201主要用于实现多个水准测斜元件间连通液体的输入输出；元件支撑固定件一202用于实现水准测斜元件二与被测件之间的固定连接；光纤信号输出端口一205用于实现光纤光栅五、六、七、八信号的输入输出；浮标一206可随连通液液位高低的变化而变化，亦可对弹性元件一210实现预拉伸的作用从而减少本发明的零点测量误差；光纤光栅五207、光纤光栅六208及光纤光栅七209用于实现可辨方向倾斜角度的测量；光纤光栅八211与光纤光栅四111相互作用实现水准度的测量。
光纤光栅五207、光纤光栅六208、光纤光栅七209、光纤光栅八211的一端与外壳一203的内表面连接，另一端与浮标一206连接；
所述的光纤光栅八垂向于光纤光栅五207、光纤光栅六208、光纤光栅七209，且一端与浮标一206相连，光纤光栅八211的另一端与外壳一203的内顶壁相连；所述的光纤光栅五207、光纤光栅六208、光纤光栅七209、光纤光栅八211其相邻光纤光栅之间的夹角均为120°。
光纤光栅五207、光纤光栅六208、光纤光栅七209、光纤光栅八211与外壳一203的内表面连接点构成正四面体，而浮标一206位于此正四面体外壳的中心点位置。
本发明的连通元件3主要用于实现多个水准测斜元件间连通液的互相流通，从而实现水准度的测量。
2)可辨向倾斜角度的测量
以水准测斜元件一为例说明，当其处于竖直状态时，在浮标106的作用下，弹性元件110在光纤光栅一107、光纤光栅二108及光纤光栅三109轴向产生应变值分别为ε10(f)、ε20(f)及ε30(f)，从而导致光纤光栅一107、光纤光栅二108及光纤光栅三109中心波长变化量为Δλ10(f)、Δλ20(f)及Δλ30(f)可表示为：
Δλ10(f)＝Kεε10(f)+(ξ+a)ΔT (1)
Δλ20(f)＝Kεε20(f)+(ξ+a)ΔT (2)
Δλ30(f)＝Kεε30(f)+(ξ+a)ΔT (3)
式中，ΔT为测量环境温度的变化量，Kε为弹性膜片下光栅应变的灵敏度，ξ为光纤光栅热光系数，α为光纤的热膨胀系数。
当其处于倾斜状态时，在浮标106的作用下，弹性元件110在光纤光栅一107、光纤光栅二108及光纤光栅三109轴向产生应变值分别为ε1(f)、ε2(f)及ε3(f)，从而导致光纤光栅一107、光纤光栅二108及光纤光栅三109中心波长变化量为Δλ1(f)、Δλ2(f)及Δλ3(f)可表示为：
Δλ1(f)＝Kεε1(f)+(ξ+a)ΔT (4)
Δλ2(f)＝Kεε2(f)+(ξ+a)ΔT (5)
Δλ3(f)＝Kεε3(f)+(ξ+a)ΔT (6)
式中，ΔT为测量环境温度的变化量，Kε为弹性膜片下光栅应变的灵敏度，ξ为光纤光栅热光系数，α为光纤的热膨胀系数。
从而，通过式(1)～(6)可得，水准测斜元件一由竖直状态至倾斜状态时，由于浮标106引起光纤光栅一107、光纤光栅二108及光纤光栅三109的轴向应变为ε11(f)、ε21(f)及ε31(f)，可表示为：
ε11(f)＝(Δλ1(f)-Δλ10(f))/Kε (7)
ε21(f)＝(Δλ2(f)-Δλ20(f))/Kε (8)
ε31(f)＝(Δλ3(f)-Δλ30(f))/Kε (9)
由式(6)～(9)可得，光纤光栅一107、光纤光栅二108及光纤光栅三109的轴向应变ε11(f)、ε21(f)及ε31(f)因其为倾斜及竖向状态之间的差值计算，因此其不受测量环境温度变化量ΔT影响，从而达到自温度的效果。
进而，将式(6)～(9)求得轴向应变ε11(f)、ε21(f)及ε31(f)带入应变矢量图如图2所示，通过求取矢量应变合的方法，可得水准测斜元件一的倾斜角度及其方位信息，从而实现可辨向倾斜角度的测量。
其水准测斜元件二中以水准测斜元件一中的测量计算方法进行测量并得到相应的信息。
3)水准测量
假设水准测斜元件一所处水准高度为h1、水准测斜元件二所处水准高度为h2，此时浮标106及浮标一206在高度为h1的连通液104及高度为h2连通液的作用力下引起光纤光栅四111及光纤光栅八211轴向方向产生应变为ε4(f)及ε8(f)，进而导致光纤光栅四111及光纤光栅八211的中心波长变化量为Δλ4(f)、Δλ8(f)可表示为：
Δλ4(f)＝Kεε4(f)+(ξ+a)ΔT＝Kε·F(h1)+(ξ+a)ΔT (10)
Δλ8(f)＝Kεε8(f)+(ξ+a)ΔT＝Kε·F(h2)+(ξ+a)△T (11)
式中，F为水准高度与光纤光栅轴向应变之间的转换函数，ΔT为测量环境温度的变化量，Kε为弹性膜片下光栅应变的灵敏度，ξ为光纤光栅热光系数，α为光纤的热膨胀系数。
进而，由式(10)(11)联立可得：
△h＝h2-h1＝F-1((△λ8(f)-△λ4(f))/Kε) (12)
式中，Δh为水准测斜元件一与水准测斜元件二的高度差，即两个水准测斜元件间的相对水准度。
可辨向倾斜角度的测量及水准测量可得本发明具有自温补的特性，且可以实现可辨向倾斜角度及水准度的测量，通过增加水准测斜元件一或水准测斜元件二的数量可以实现区域范围内多点水准及倾斜角度的同时测量。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种自温补光纤光栅水准测斜仪，其特征在于：包括水准测斜装置一、水准测斜装置二、连通装置；所述的水准测斜装置一与水准测斜装置二之间相互连通；
所述的水准测斜装置一与水准测斜装置二内分别设有浮力位移测准装置；
所述的水准测斜装置一与水准测斜装置二布置在被测件上；当被测件发生倾斜后，水准测斜装置一与水准测斜装置二内的浮力位移测准装置将测量偏倾斜值发送至外部终端；通过增加水准测斜元件的数量以实现区域范围内多点之间的倾斜及水准度的测量。
2.根据权利要求1所述的自温补光纤光栅水准测斜仪，其特征在于：所述的水准测斜装置一包括连通液输入端口、支撑固定件、外壳、连通液、光纤信号输出端口、浮标、光纤光栅一、光纤光栅二、光纤光栅三、光纤光栅四；
所述的外壳内的中心处设有浮标，光纤光栅一、光纤光栅二、光纤光栅三、的一端分别与浮标相连接；光纤光栅一、光纤光栅二、光纤光栅三的另一端分别外壳的内壁相连；
所述的光纤光栅四垂向于光纤光栅一、光纤光栅二及光纤光栅三，且一端与浮标相连，光纤光栅四的另一端与外壳的内顶壁相连；所述的光纤光栅一、光纤光栅二、光纤光栅三、光纤光栅四其相邻的光纤光栅之间的夹角均为120°；
所述的外壳上设有光纤信号输出端口，光纤光栅一、光纤光栅二、光纤光栅三、光纤光栅四通过光纤信号输出端口向外传输信号；
所述的外壳外壁设有连通液输入端口，连通液输入端口与外壳内相连通，外壳内填充连通液；外壳的底端通过支撑固定件固定在被测件上。
3.根据权利要求2所述的自温补光纤光栅水准测斜仪，其特征在于：所述的光纤光栅一、光纤光栅二、光纤光栅三、光纤光栅四与浮标的连接处通过弹性元件相连；光纤光栅一或光纤光栅二或光纤光栅三或光纤光栅四与弹性元件为同轴方式布置；
所述的光纤光栅一、光纤光栅二、光纤光栅三为水平放置。
4.根据权利要求1所述的自温补光纤光栅水准测斜仪，其特征在于：所述的水准测斜装置二包括通液输入端口一、支撑固定件一、外壳一、连通液、光纤信号输出端口一、浮标一、光纤光栅五、光纤光栅六、光纤光栅七、光纤光栅八；
所述的外壳一内的中心处设有浮标一，光纤光栅五、光纤光栅六、光纤光栅七的一端分别与浮标一相连接，光纤光栅五、光纤光栅六、光纤光栅七的另一端分别外壳一的内壁相连；
所述的光纤光栅八垂向于光纤光栅五、光纤光栅六、光纤光栅七，且一端与浮标一相连，光纤光栅八的另一端与外壳一的内顶壁相连；所述的光纤光栅五、光纤光栅六、光纤光栅七、光纤光栅八其相邻光纤光栅之间的夹角均为120°；
所述的外壳一上设有光纤信号输出端口一，光纤光栅五、光纤光栅六、光纤光栅七、光纤光栅八通过光纤信号输出端口一向外传输信号；
所述的外壳一的底端设有支撑固定件一，外壳一内填充连通液；外壳一通过支撑固定件一固定在被测件上。
5.根据权利要求4所述的自温补光纤光栅水准测斜仪，其特征在于：所述的光纤光栅五、光纤光栅六、光纤光栅七、光纤光栅八与浮标一的连接处通过弹性元件一相连；光纤光栅五或光纤光栅六或光纤光栅七或光纤光栅八与性元件一为同轴方式布置；
所述的光纤光栅五、光纤光栅六、光纤光栅七为水平放置。
6.根据权利要求1所述的自温补光纤光栅水准测斜仪，其特征在于：所述的水准测斜装置通过连通装置组件多个测准机构。
7.根据权利要求1只6任意一项所述的自温补光纤光栅水准测斜仪的倾斜计算方法；其特征在于：计算方法如下：
步骤一、将水准测斜装置布置在被测件上；
步骤二、当水准测斜装置处于竖直状态时，在浮标的作用下，弹性元件与其相连的各水平光纤光栅之间产生轴向的应变值分别记为ε10(f)、ε20(f)及ε30(f)，从而导致光纤光栅中心波长产生变化，变化量记为Δλ10(f)、Δλ20(f)及Δλ30(f)；通过下式进行计算：
△λ10(f)＝Kεε10(f)+(ξ+a)△T (1)
△λ20(f)＝Kεε20(f)+(ξ+a)△T (2)
△λ30(f)＝Kεε30(f)+(ξ+a)△T (3)
式中，ΔT为测量环境温度的变化量，Kε为弹性膜片下光栅应变的灵敏度，ξ为光纤光栅热光系数，α为光纤的热膨胀系数；
步骤三、当水准测斜装置处于倾斜状态时，在浮标的作用下，弹性元件与其相连的个水平光纤光栅产生轴向应变值分别为ε1(f)、ε2(f)及ε3(f)，从而导致各光纤光栅的中心波长产生变化，变化量记为Δλ1(f)、Δλ2(f)及Δλ3(f)；通过下式进行计算：
△λ1(f)＝Kεε1(f)+(ξ+a)△T (4)
△λ2(f)＝Kεε2(f)+(ξ+a)△T (5)
△λ3(f)＝Kεε3(f)+(ξ+a)△T (6)
式中，ΔT为测量环境温度的变化量，Kε为弹性膜片下光栅应变的灵敏度，ξ为光纤光栅热光系数，α为光纤的热膨胀系数。
步骤五、将上述公式计算求得轴向应变ε11(f)、ε21(f)及ε31(f)带入应变矢量图，通过求取矢量应变合的方法，可得水准测斜元件的倾斜角度及其方位信息，从而实现可辨向倾斜角度的测量。
8.根据权利要求7所述的自温补光纤光栅水准测斜仪的倾斜计算方法，其特征在于：通过水准测斜装置一及水准测斜装置二内的光纤光栅四水准高度h1与光纤光栅八水准高度h2；在作用力下差生的轴向方向应变力分别记为：ε4(f)及ε8(f)，进而导致光纤光栅四及光纤光栅八的中心波长产生变化分别记为：Δλ4(f)、Δλ8(f)；表述为下式：
△λ4(f)＝Kεε4(f)+(ξ+a)△T＝Kε·F(h1)+(ξ+a)△T (10)
△λ8(f)＝Kεε8(f)+(ξ+a)△T＝Kε·F(h2)+(ξ+a)△T (11)
根据上述两式联立为△h＝h2-h1＝F-1((△λ8(f)-△λ4(f))/Kε)
式中，F为水准高度与光纤光栅轴向应变之间的转换函数，ΔT为测量环境温度的变化量，Kε为弹性膜片下光栅应变的灵敏度，ξ为光纤光栅热光系数，α为光纤的热膨胀系数；Δh为水准测斜元件一与水准测斜元件二的高度差，即两个水准测斜元件间的相对水准度；得到水准测斜装置一及水准测斜装置二之间的相对水准度。
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| CN201910682817.4A CN110360988B (zh) | 2019-07-26 | 2019-07-26 | 一种自温补光纤光栅水准测斜仪及倾斜计算方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112985479A (zh) * | 2021-02-09 | 2021-06-18 | 山东省科学院海洋仪器仪表研究所 | 一种海洋浮标通信天线健康状况实时监测系统及方法 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102607523A (zh) * | 2012-03-29 | 2012-07-25 | 华中科技大学 | 基于激光拍频传感技术的高精度倾斜仪及测量方法 |
| CN109489627A (zh) * | 2017-09-13 | 2019-03-19 | 李政宽 | 光纤感测方法 |
| CN210154576U (zh) * | 2019-07-26 | 2020-03-17 | 盐城工学院 | 一种自温补光纤光栅水准测斜仪 |
-
2019
- 2019-07-26 CN CN201910682817.4A patent/CN110360988B/zh active Active
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