CN110967057A - 一种用于光纤应变和温度系数标定的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于光纤应变和温度系数标定的装置及方法，所述装置包括底座、步进电机、燕尾槽滑台、力传感器、梯形固定台、圆弧形滑台、路径限制板、温控箱、以及半导体温控器。一方面，利用半导体温控器多次控制温控箱内的温度，并利用布里渊散射光纤解调仪测量光纤的布里渊频移量，进行温度系数标定；另一方面，设定步进电机的转速，通过燕尾槽滑台向力传感器传递水平推力进而拉伸待测光纤，进行应变系数标定。本发明的有益效果：可同时用于裸光纤以及护套光纤的应变系数和温度系数的标定；以恒定速度拉伸避免了应变系数标定时由于光纤不均匀拉伸导致的光纤应变变化不稳定；精确控制温度变化，保证了标定结果的准确性。

Description

一种用于光纤应变和温度系数标定的装置及方法
技术领域
本发明涉及光纤光缆参数标定技术领域，尤其涉及一种用于光纤应变和温度系数标定的装置及方法。
背景技术
目前，基于布里渊散射的分布式光纤传感监测技术应用较为广泛，包括项目工程应用和实验室研究研发，其中温度系数和应变系数是决定应用研究结果准确性的重要因素。布里渊频移量v与温度T、应变ε的关系为：
Figure BDA0002327948190000011
式中，n表示光纤折射率，μ表示光纤泊松比，E表示光纤杨氏模量，ρ表示光纤密度，上述参数均受温度T、应变ε的共同影响而有所变化；λ表示入射光的波长。
在温度不变或无应变的情况下，可以测得单一因素对布里渊频移量的影响，因此光纤在使用前需要对温度系数和应变系数进行标定，以剔除某一因素的影响，从而研究工程或实验中温度或应变或综合因素对监测结果的不同影响以保证监测结果的准确性。常规的系数标定过程不易控制，标定结果误差较大，同时只能对单一的温度系数或者应变系数进行标定，无法标定两者因素共同影响下的光纤参数；另一方面，常规标定方法无法做到同时标定护套光线以及裸光纤。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种用于光纤应变和温度系数标定的装置及方法，用于护套光纤以及裸光纤的应变系数、温度系数的标定。
本发明提供一种用于光纤应变和温度系数标定的装置，包括底座(1)、步进电机(2)、燕尾槽滑台(3)、力传感器(4)、梯形固定台(5)、路径限制板(11)、温控箱(12)、以及半导体温控器(13)，其中：
所述底座(1)为长条形结构，所述路径限制板(11)安装在所述底座(1)的首端，用于形成光纤应变系数标定过程中的移动路径；
所述路径限制板(11)的后方依次放置有首尾连接在一起的所述力传感器(4)、所述燕尾槽滑台(3)、以及所述步进电机(2)，所述力传感器(4)用于测定标定过程中光纤受到的作用力大小，所述步进电机(2)固定在底座(1)上，所述步进电机(2)根据设定的转速转动，并通过燕尾槽滑台(3)推动力传感器(4)，保证光纤以恒定速度拉伸；
所述梯形固定台(5)安装在所述底座(1)的尾端，所述温控箱(12)固定在所述步进电机(2)以及所述梯形固定台(5)之间，所述温控箱(12)具有保温功能，所述半导体温控器(13)用于将温控箱(12)内的温度控制在某一设定值并保持恒定。
进一步地，所述路径限制板(11)包括安装在底座(1)首端的第一完整板(21)、以及带有矩形开口的第二板(20)，所述第二板(20)通过支架(22)置于第一完整板(21)上，并与所述第一完整板(21)形成矩形槽结构。
进一步地，所述温控箱(12)由恒温绝热材料板(23)组成，保证工作时温控箱(12)内的温度上下浮动不超过1℃；温控箱(12)内部还安装有外接显示器的高精度玻璃温度计(24)，所述高精度玻璃温度计(24)用于实时监测温控箱(12)内的温度变化情况；
所述半导体温控器(13)为平板结构，且温控箱(12)的顶部开口面积与半导体温控器(13)的面积适配，所述半导体温控器(13)作为温控箱(12)的顶部遮盖时，用于保证温控箱(12)内处于密封环境。
进一步地，所述梯形固定台(5)为“凸”型结构，所述装置还包括第一裸光纤夹持板(6)、第二裸光纤夹持板(7)、第一护套光纤夹持板(8)、第二护套光纤夹持板(9)、以及圆弧形滑台(10)，其中，第一裸光纤夹持板(6)安装在梯形固定台(5)中间最高的台阶上，第一护套光纤夹持板(8)和第二护套光纤夹持板(9)则分别安装在梯形固定台(5)两侧较低的台阶上；第二裸光纤夹持板(7)安装在圆弧形滑台(10)的上方，所述圆弧形滑台(10)的矩形尾部与所述力传感器(4)的前端连接，圆弧形滑台(10)置于所述路径限制板(11)的矩形槽结构内，可在所述第一完整板(21)上沿矩形槽结构推进。
进一步地，所述第一裸光纤夹持板(6)与所述第二裸光纤夹持板(7)用于固定裸光纤，两者结构相同，其中，所述第一裸光纤夹持板(6)包括上裸光纤夹持板(15)以及下裸光纤夹持板(16)，所述上裸光纤夹持板(15)和所述下裸光纤夹持板(16)的对应位置开有多个并排的螺孔，利用螺丝螺帽(14)将裸光纤固定夹紧在所述上裸光纤夹持板(15)和所述下裸光纤夹持板(16)之间；
所述第一护套光纤夹持板(8)与所述第二护套光纤夹持板(9)用于固定带有保护套的光纤，两者结构相同，其中，所述第一护套光纤夹持板(8)包括上护套光纤夹持板(17)以及下护套光纤夹持板(18)，所述下护套光纤夹持板(18)靠近所述上护套光纤夹持板(17)的一侧开有半圆柱形凹槽；其余结构与所述第一裸光纤夹持板(6)相同。
进一步地，所述圆弧形滑台(10)沿侧面的外边缘中部开有半圆环凹槽；所述圆弧形滑台(10)的底部含有圆球滚轴(19)，所述圆球滚轴(19)用于减少底部摩擦以方便所述圆弧形滑台(10)在第一完整板(21)上推进。
进一步地，在温控箱(12)的前后侧壁上均分别开有一个裸光纤穿孔(25)以及两个的护套光纤穿孔(26)，其中，所述第一护套光纤夹持板(8)上的半圆柱形凹槽以及温控箱(12)前后壁上靠右的两个护套光纤穿孔(26)均位于圆弧形滑台(10)右侧的半圆环凹槽的延长线上；所述第二护套光纤夹持板(9)上的半圆柱形凹槽以及温控箱(12)前后壁上靠左的两个护套光纤穿孔(26)位于圆弧形滑台(10)左侧的半圆环凹槽的延长线上；所述第一裸光纤夹持板(6)、所述温控箱(12)前后壁上的两个裸光纤穿孔(25)、以及第二裸光纤夹持板(7)位于同一直线上。
本发明还提供一种光纤应变和温度系数的标定方法，采用上述装置，包括单一温度系数标定、温度及应变系数标定、单一应变系数标定，其中，所述单一温度系数标定的具体过程为：
101、护套光纤通过第一护套光纤夹持板(8)、温控箱(12)、圆弧形滑台(10)、以及第二护套光纤夹持板(9)进行拉紧固定，并将半导体温控器(13)安装到温控箱(12)上；
102、所述护套光纤连接布里渊散射光纤解调仪，对半导体温控器(13)预设某一温度值T0，待温控箱(12)内的三个高精度玻璃温度计(24)所显示的温度差值不超过1℃时，利用布里渊散射光纤解调仪记录此时护套光纤的布里渊频移量
Figure BDA0002327948190000042
103、设置不同的温度值Ti，i＝1，…，n，且温度值的变化梯度大于等于5℃，在温度稳定后，记录各温度值下对应的布里渊频移量
Figure BDA0002327948190000041
104、根据步骤103采集的数据，以温度为横坐标，布里渊频移量为纵坐标建立直角坐标系，所述坐标系下Ti以及对应的
Figure BDA0002327948190000043
构成的曲线斜率即为护套光纤的温度系数cT。
所述温度及应变系数标定的具体过程为：
201、在步骤101的基础上，预设步进电机(2)的参数，使得护套光纤拉伸一定量后处于紧绷状态，然后将两个外接显示器的电子引伸计设置相同的长度l0后放置于温控箱(12)内，分别夹持在温控箱(12)内部的两段护套光纤上；
202、参考步骤102，对半导体温控器(13)预设温度值T0，待温度稳定后，利用布里渊散射光纤解调仪分别记录两个电子引伸计所在位置段的护套光纤的初始频移量
Figure BDA0002327948190000051
其中，ε0＝0；
203、设置步进电机(2)的参数，使护套光纤以恒定速度向前推进相同的位移量，重复推进过程N次，并分别记录两个电子引伸计所在位置处的护套光纤位移量Δl1j、Δl2j以及对应的布里渊频移量
Figure BDA0002327948190000052
其中，j＝1，…，N，Δl1j、Δl2j分别表示第j次推进时两个电子引伸计相对于原始长度l0的伸长量，ε1j、ε2j分别表示第j次推进时两个电子引伸计所在位置段的护套光纤的应变量，
Figure BDA0002327948190000053
204、根据步骤203采集的数据，以应变量为横坐标，布里渊频移量为纵坐标建立直角坐标系，所述坐标系下εki以及对应的
Figure BDA0002327948190000054
构成的曲线斜率即为基于温度T0的护套光纤应变系数ck1；
205、改变电子引伸计的夹持位置，重复步骤201-204的实验过程，共M次，M≥3，可求得k×M个基于温度T0的护套光纤应变系数{cm}，m＝1，…，kM，其中，在第m次实验的标准差为：
Figure BDA0002327948190000055
式中，Δli表示在第m次实验中进行第j次推进时电子引伸计相对于原始长度的伸长量，Δlj-1表示第j-1次推进时的伸长量，ΔlN表示最后一次推进时的伸长量；比较k×M个标准差的大小，取3次标准差的差值最小的实验求得的应变系数cm的算术平均值作为基于温度T0的护套光纤应变系数的最终标定值cε′；
206、待护套光纤和温控箱的温度恢复为常温后，改变步骤102中的预设温度值，重复步骤201-205，得到基于不同温度的护套光纤应变系数的标定值；
所述单一应变系数的标定：将所述步骤202中的温度值T0控制为常温，并执行所述步骤201-205，得到单一应变系数的标定结果。
进一步地，本发明还可以用于裸光纤的应变和温度系数的标定，其中，所述步骤101中，裸光纤的一端通过第一裸光纤夹持板(6)固定，另一端穿过温控箱(12)的裸光纤穿孔(25)后利用第二裸光纤夹持板(7)进行拉紧固定；所述温度及应变系数标定过程中，采用一个电子引伸计进行测量，k＝1；其余过程不变。
本发明提供的技术方案带来的有益效果是：
(1)本发明可用于标定单一的应变系数、单一的温度系数、或者不同温度下的应变系数，同时既能标定裸光纤，也可以标定护套光纤，在工程应用与实验研究中应用广泛且能重复使用；
(2)本发明提供的用于光纤应变和温度系数标定的装置通过步进电机以及燕尾槽滑台以恒定的速度进行拉伸，避免了应变系数标定过程中由于光纤不均匀拉伸导致的光纤应变变化不稳定；
(3)本发明提供的用于光纤应变和温度系数标定的装置通过半导体温控器和温控箱精确控制温度变化，保证了标定结果的准确性。
附图说明
图1是本发明实施例一提供的用于光纤应变和温度系数标定的装置示意图；
图2是本发明实施例一提供的路径限制板11的示意图；
图3是本发明实施例一提供的圆弧形滑台10的示意图；
图4是本发明实施例一提供的第一裸光纤夹持板6的示意图；
图5是本发明实施例一提供的第一护套光纤夹持板8的示意图；
图6是本发明实施例一提供的温控箱12的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地描述。
实施例一
请参考图1，本实施例提供了一种用于光纤应变和温度系数标定的装置，包括底座1、步进电机2、燕尾槽滑台3、力传感器4、梯形固定台5、第一裸光纤夹持板6、第二裸光纤夹持板7、第一护套光纤夹持板8、第二护套光纤夹持板9、圆弧形滑台10、路径限制板11、温控箱12、以及半导体温控器13，其中，底座1为长条形结构；
请参考图2，路径限制板11用于形成光纤应变系数标定过程中的移动路径，包括安装在底座1首端的第一完整板21、以及带有矩形开口的第二板20，第二板20通过若干个支架22置于第一完整板21上，并与第一完整板21形成矩形槽结构；
路径限制板11的后方依次放置有力传感器4、燕尾槽滑台3、以及步进电机2，力传感器4用于测定标定过程中光纤受到的作用力大小，步进电机2固定在底座1上，所述步进电机2根据设定的转速转动，并通过燕尾槽滑台3向力传感器4传递水平推力，保证光纤以恒定速度拉伸。
梯形固定台5安装在底座1的尾端，温控箱12固定在步进电机2和梯形固定台5之间，半导体温控器13为平板结构，且温控箱12的顶部开口面积与半导体温控器13的面积适配，当所述半导体温控器13作为温控箱12的顶部遮盖时可使温控箱12内处于密封环境，所述半导体温控器13用于将温控箱12内的温度控制在某一设定值并保持恒定。
所述梯形固定台5为“凸”型结构，其中，第一裸光纤夹持板6安装在所述梯形固定台5中间最高的台阶上，第一护套光纤夹持板8和第二护套光纤夹持板9则分别安装在所述梯形固定台5两侧较低的台阶上；第二裸光纤夹持板7安装在圆弧形滑台10的上方，圆弧形滑台10的矩形尾部与力传感器4的前端连接；圆弧形滑台10置于路径限制板11的第一完整板21和第二板20形成的矩形槽结构内，可在第一完整板21上沿矩形槽结构推进。请参考图3，圆弧形滑台10沿侧面的外边缘中部开有半圆环凹槽，圆弧形滑台10的底部含有圆球滚轴19，用于减少底部摩擦以方便所述圆弧形滑台10在第一完整板21上推进。
第一裸光纤夹持板6与第二裸光纤夹持板7用于固定裸光纤，两者结构相同，具体地，请参考图1和图4，第一裸光纤夹持板6包括上裸光纤夹持板15以及下裸光纤夹持板16，所述上裸光纤夹持板15和所述下裸光纤夹持板16的对应位置开有多个并排的螺孔，利用螺丝螺帽14可将裸光纤固定夹紧放置在上下夹持板之间；
第一护套光纤夹持板8与第二护套光纤夹持板9用于固定带有保护套的光纤，两者结构相同，具体地，请参考图1和图5，第一护套光纤夹持板8包括上护套光纤夹持板17以及下护套光纤夹持板18，所述下护套光纤夹持板18靠近上护套光纤夹持板17的一侧开有半圆柱形凹槽；其余结构与所述第一裸光纤夹持板6类似。
请参考图6，温控箱12的侧壁和底部均由有一定厚度的恒温绝热材料板23组成，保证工作时温控箱12内的温度上下浮动不超过1℃；温控箱12内部的左右侧壁以及后侧壁上还安装有外接显示器的高精度玻璃温度计24，用于实时监测温控箱12内的温度变化情况；
在温控箱12的前后侧壁上均分别开有一个裸光纤穿孔25以及两个的护套光纤穿孔26，其中，第一护套光纤夹持板8上的半圆柱形凹槽以及温控箱12上靠右的两个护套光纤穿孔26均位于圆弧形滑台10右侧的半圆环凹槽的延长线上，类似地，第二护套光纤夹持板9上的半圆柱形凹槽以及靠左的两个护套光纤穿孔26位于圆弧形滑台10左侧的半圆环凹槽的延长线上；第一裸光纤夹持板6、温控箱12上的两个裸光纤穿孔25、以及第二裸光纤夹持板7位于同一直线上。
使用时，第一护套光纤夹持板8固定护套光纤的一端，所述护套光纤的另一端穿过温控箱12上靠右的两个护套光纤穿孔26再绕过圆弧形滑台10的半圆环凹槽，随后再次穿过温控箱12，最后通过第二护套光纤夹持板9固定；裸光纤则通过第一裸光纤夹持板6固定其中一端，另一端穿过温控箱12上的裸光纤穿孔25后，通过第二裸光纤夹持板7固定；一方面，利用半导体温控器13将温控箱12内的温度调至某一设定值并保持恒定，然后利用布里渊散射光纤解调仪测量光纤的布里渊频移量，通过多次温度控制及测定进行温度系数标定；另一方面，设定步进电机2的转速，所述步进电机2通过燕尾槽滑台3向力传感器4传递水平推力，圆弧形滑台10在力传感器4的作用下，沿路径限制板11中的矩形凹槽结构向远离梯形固定台5的方向移动，利用置于温控箱内的电子引伸计记录光纤位移数据，从而标定应变系数。
本实施例还提供一种使用上述装置进行护套光纤温度系数和应变系数标定的方法，包括单一温度系数标定、温度及应变系数标定、单一应变系数标定，其中：
所述单一温度系数标定的具体过程为：
101、护套光纤依次通过第一护套光纤夹持板8、温控箱12靠右的护套光纤穿孔26、圆弧形滑台10的半圆环凹槽、温控箱12靠左的护套光纤穿孔26、以及第二护套光纤夹持板9进行拉紧固定，并将半导体温控器13安装到温控箱12上；
102、所述护套光纤连接布里渊散射光纤解调仪，对半导体温控器13预设某一温度值T0，待温控箱12内的三个高精度玻璃温度计24所显示的温度差值不超过1℃时，利用布里渊散射光纤解调仪记录此时护套光纤的布里渊频移量
Figure BDA0002327948190000091
103、设置不同的温度值Ti，i＝1，…，n，且温度值的变化梯度大于等于5℃，在温度稳定后，记录各温度值下对应的布里渊频移量
Figure BDA0002327948190000092
104、根据步骤103采集的数据，以温度为横坐标，布里渊频移量为纵坐标建立直角坐标系，所述坐标系下Ti以及对应的
Figure BDA0002327948190000093
构成的曲线斜率即为护套光纤的温度系数cT。
所述温度及应变系数标定的具体过程为：
201、在步骤101的基础上，预设步进电机2的参数，使得护套光纤拉伸一定量后处于紧绷状态，然后将两个外接显示器的电子引伸计设置相同的长度l0后放置于温控箱12内，分别夹持在温控箱12内部的两段护套光纤上；
202、参考步骤102，对半导体温控器13预设温度值T0，待温度稳定后，利用布里渊散射光纤解调仪分别记录两个电子引伸计所在位置段的护套光纤的初始频移量
Figure BDA0002327948190000101
其中，ε0＝0；
203、设置步进电机2的参数，使护套光纤以恒定速度向前推进相同的位移量，重复推进过程N次，并分别记录两个电子引伸计所在位置处的护套光纤位移量Δl1j、Δl2j以及对应的布里渊频移量
Figure BDA0002327948190000102
其中，j＝1，…，N，优选地，N＝5，Δl1j、Δl2j分别表示第j次推进时两个电子引伸计相对于原始长度l0的伸长量，ε1j、ε2i分别表示第j次推进时两个电子引伸计所在位置段的护套光纤的应变量，
Figure BDA0002327948190000103
204、根据步骤203采集的数据，以应变量为横坐标，布里渊频移量为纵坐标建立直角坐标系，所述坐标系下εkj以及对应的
Figure BDA0002327948190000104
构成的曲线斜率即为基于温度T0的护套光纤应变系数ck1；
205、改变电子引伸计的夹持位置，重复步骤201-204的实验过程，共M次，M≥3，可求得k×M个基于温度T0的护套光纤应变系数{cm}，m＝1，…，kM，其中，在第m次实验的标准差为：
Figure BDA0002327948190000105
式中，Δlj表示在第m次实验中进行第j次推进时电子引伸计相对于原始长度的伸长量，Δlj-1表示第j-1次推进时的伸长量，ΔlN表示最后一次推进时的伸长量；比较k×M个标准差的大小，取3次标准差的差值最小的实验求得的应变系数cm的算术平均值作为基于温度T0的护套光纤应变系数的最终标定值cε′；
206、待护套光纤和温控箱的温度恢复为常温后，改变步骤102中的预设温度值，重复步骤201-205，得到基于不同温度的护套光纤应变系数的标定值。
需要说明的是，当步骤202中的温度值T0控制为常温时，执行步骤201-205，即可得到单一应变系数的标定结果。
实施例二
本实施例提供一种采用实施例一所述的装置对裸光纤进行光纤应变和温度系数标定的方法，其中，所述步骤101中，裸光纤的一端通过第一裸光纤夹持板6固定，另一端穿过温控箱12的裸光纤穿孔25后利用第二裸光纤夹持板7进行拉紧固定；所述温度及应变系数标定过程中，采用一个电子引伸计进行测量，k＝1；其余过程与实施例一相同。
在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于光纤应变和温度系数标定的装置，其特征在于，包括底座(1)、步进电机(2)、燕尾槽滑台(3)、力传感器(4)、梯形固定台(5)、路径限制板(11)、温控箱(12)、以及半导体温控器(13)，其中：
所述底座(1)为长条形结构，所述路径限制板(11)安装在所述底座(1)的首端，用于形成光纤应变系数标定过程中的移动路径；
所述路径限制板(11)的后方依次放置有首尾连接在一起的所述力传感器(4)、所述燕尾槽滑台(3)、以及所述步进电机(2)，所述力传感器(4)用于测定标定过程中光纤受到的作用力大小，所述步进电机(2)固定在底座(1)上，所述步进电机(2)根据设定的转速转动，并通过燕尾槽滑台(3)推动力传感器(4)，保证光纤以恒定速度拉伸；
所述梯形固定台(5)安装在所述底座(1)的尾端，所述温控箱(12)固定在所述步进电机(2)以及所述梯形固定台(5)之间，所述温控箱(12)具有保温功能，所述半导体温控器(13)用于将温控箱(12)内的温度控制在某一设定值并保持恒定。
2.根据权利要求1所述的用于光纤应变和温度系数标定的装置，其特征在于，所述路径限制板(11)包括安装在底座(1)首端的第一完整板(21)、以及带有矩形开口的第二板(20)，所述第二板(20)通过支架(22)置于第一完整板(21)上，并与所述第一完整板(21)形成矩形槽结构。
3.根据权利要求1所述的用于光纤应变和温度系数标定的装置，其特征在于，所述温控箱(12)由恒温绝热材料板(23)组成，保证工作时温控箱(12)内的温度上下浮动不超过1℃；温控箱(12)内部还安装有外接显示器的高精度玻璃温度计(24)，所述高精度玻璃温度计(24)用于实时监测温控箱(12)内的温度变化情况；
所述半导体温控器(13)为平板结构，且温控箱(12)的顶部开口面积与半导体温控器(13)的面积适配，所述半导体温控器(13)作为温控箱(12)的顶部遮盖时，用于保证温控箱(12)内处于密封环境。
4.根据权利要求1或2所述的用于光纤应变和温度系数标定的装置，其特征在于，所述梯形固定台(5)为“凸”型结构，所述装置还包括第一裸光纤夹持板(6)、第二裸光纤夹持板(7)、第一护套光纤夹持板(8)、第二护套光纤夹持板(9)、以及圆弧形滑台(10)，其中，第一裸光纤夹持板(6)安装在梯形固定台(5)中间最高的台阶上，第一护套光纤夹持板(8)和第二护套光纤夹持板(9)则分别安装在梯形固定台(5)两侧较低的台阶上；第二裸光纤夹持板(7)安装在圆弧形滑台(10)的上方，所述圆弧形滑台(10)的矩形尾部与所述力传感器(4)的前端连接，圆弧形滑台(10)置于所述路径限制板(11)的矩形槽结构内，可在所述第一完整板(21)上沿矩形槽结构推进。
5.根据权利要求4所述的用于光纤应变和温度系数标定的装置，其特征在于，所述第一裸光纤夹持板(6)与所述第二裸光纤夹持板(7)用于固定裸光纤，两者结构相同，其中，所述第一裸光纤夹持板(6)包括上裸光纤夹持板(15)以及下裸光纤夹持板(16)，所述上裸光纤夹持板(15)和所述下裸光纤夹持板(16)的对应位置开有多个并排的螺孔，利用螺丝螺帽(14)将裸光纤固定夹紧在所述上裸光纤夹持板(15)和所述下裸光纤夹持板(16)之间；
所述第一护套光纤夹持板(8)与所述第二护套光纤夹持板(9)用于固定带有保护套的光纤，两者结构相同，其中，所述第一护套光纤夹持板(8)包括上护套光纤夹持板(17)以及下护套光纤夹持板(18)，所述下护套光纤夹持板(18)靠近所述上护套光纤夹持板(17)的一侧开有半圆柱形凹槽；其余结构与所述第一裸光纤夹持板(6)相同。
6.根据权利要求4或5所述的用于光纤应变和温度系数标定的装置，其特征在于，所述圆弧形滑台(10)沿侧面的外边缘中部开有半圆环凹槽；所述圆弧形滑台(10)的底部含有圆球滚轴(19)，所述圆球滚轴(19)用于减少底部摩擦以方便所述圆弧形滑台(10)在第一完整板(21)上推进。
7.根据权利要求5或6所述的用于光纤应变和温度系数标定的装置，其特征在于，在温控箱(12)的前后侧壁上均分别开有一个裸光纤穿孔(25)以及两个的护套光纤穿孔(26)，其中，所述第一护套光纤夹持板(8)上的半圆柱形凹槽以及温控箱(12)前后壁上靠右的两个护套光纤穿孔(26)均位于圆弧形滑台(10)右侧的半圆环凹槽的延长线上；所述第二护套光纤夹持板(9)上的半圆柱形凹槽以及温控箱(12)前后壁上靠左的两个护套光纤穿孔(26)位于圆弧形滑台(10)左侧的半圆环凹槽的延长线上；所述第一裸光纤夹持板(6)、所述温控箱(12)前后壁上的两个裸光纤穿孔(25)、以及第二裸光纤夹持板(7)位于同一直线上。
8.一种光纤应变和温度系数的标定方法，采用如权利要求1-7所述的装置，其特征在于，包括单一温度系数标定、温度及应变系数标定、单一应变系数标定，其中，所述单一温度系数标定的具体过程为：
101、护套光纤通过第一护套光纤夹持板(8)、温控箱(12)、圆弧形滑台(10)、以及第二护套光纤夹持板(9)进行拉紧固定，并将半导体温控器(13)安装到温控箱(12)上；
102、所述护套光纤连接布里渊散射光纤解调仪，对半导体温控器(13)预设某一温度值T0，待温控箱(12)内的三个高精度玻璃温度计(24)所显示的温度差值不超过1℃时，利用布里渊散射光纤解调仪记录此时护套光纤的布里渊频移量
Figure FDA0002327948180000031
103、设置不同的温度值Ti，i＝1，…，n，且温度值的变化梯度大于等于5℃，在温度稳定后，记录各温度值下对应的布里渊频移量
Figure FDA0002327948180000032
104、根据步骤103采集的数据，以温度为横坐标，布里渊频移量为纵坐标建立直角坐标系，所述坐标系下Ti以及对应的
Figure FDA0002327948180000033
构成的曲线斜率即为护套光纤的温度系数cT。
9.根据权利要求8所述的光纤应变和温度系数的标定方法，其特征在于，所述温度及应变系数标定的具体过程为：
201、在步骤101的基础上，预设步进电机(2)的参数，使得护套光纤拉伸一定量后处于紧绷状态，然后将两个外接显示器的电子引伸计设置相同的长度l0后放置于温控箱(12)内，分别夹持在温控箱(12)内部的两段护套光纤上；
202、参考步骤102，对半导体温控器(13)预设温度值T0，待温度稳定后，利用布里渊散射光纤解调仪分别记录两个电子引伸计所在位置段的护套光纤的初始频移量
Figure FDA0002327948180000041
其中，ε0＝0；
203、设置步进电机(2)的参数，使护套光纤以恒定速度向前推进相同的位移量，重复推进过程N次，并分别记录两个电子引伸计所在位置处的护套光纤位移量Δl1j、Δl2j以及对应的布里渊频移量
Figure FDA0002327948180000042
其中，j＝1，…，N，Δl1j、Δl2j分别表示第j次推进时两个电子引伸计相对于原始长度l0的伸长量，ε1j、ε2j分别表示第j次推进时两个电子引伸计所在位置段的护套光纤的应变量，
Figure FDA0002327948180000043
204、根据步骤203采集的数据，以应变量为横坐标，布里渊频移量为纵坐标建立直角坐标系，所述坐标系下εkj以及对应的
Figure FDA0002327948180000044
构成的曲线斜率即为基于温度T0的护套光纤应变系数ck1；
205、改变电子引伸计的夹持位置，重复步骤201-204的实验过程，共M次，M≥3，可求得k×M个基于温度T0的护套光纤应变系数{cm}，m＝1，…，kM，其中，在第m次实验的标准差为：
Figure FDA0002327948180000045
式中，Δlj表示在第m次实验中进行第j次推进时电子引伸计相对于原始长度的伸长量，Δlj-1表示第j-1次推进时的伸长量，ΔlN表示最后一次推进时的伸长量；比较k×M个标准差的大小，取3次标准差的差值最小的实验求得的应变系数cm的算术平均值作为基于温度T0的护套光纤应变系数的最终标定值cε′；
206、待护套光纤和温控箱的温度恢复为常温后，改变步骤102中的预设温度值，重复步骤201-205，得到基于不同温度的护套光纤应变系数的标定值；
所述单一应变系数的标定：将所述步骤202中的温度值T0控制为常温，并执行所述步骤201-205，得到单一应变系数的标定结果。
10.根据权利要求8或9所述的光纤应变和温度系数的标定方法，其特征在于，还可以用于裸光纤的应变和温度系数的标定，其中，所述步骤101中，裸光纤的一端通过第一裸光纤夹持板(6)固定，另一端穿过温控箱(12)的裸光纤穿孔(25)后利用第二裸光纤夹持板(7)进行拉紧固定；所述温度及应变系数标定过程中，采用一个电子引伸计进行测量，k＝1；其余过程不变。
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