CN113494890A - 基于fpi干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置及方法。以FPI腔长的变化值与待测传感器光纤长度的比值作为标准应变值，由标准应变值和温度补偿后光纤光栅应变传感器的应变值，得到了光纤光栅应变传感器的测量精度。本发明一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置及方法可实现优于5με的光纤应变传感器的精度计量测试，便于光纤光栅传感技术实现对关键部位结构健康监测的高精度测量应用。

Description

基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置及方法

技术领域

本发明属于光纤光栅测量技术领域，特别涉及一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置及方法。

背景技术

与传统电学传感系统相比，光纤光栅传感系统具有体积小、抗电磁干扰、耐腐蚀、电气绝缘、多传感器复用等优点。光纤光栅传感系统的优点使它在航空航天、工程结构监测、电力、石油化工、海洋、医学等多领域都得到了广泛应用。

在工程应用中，应变传感器的精度测量直接影响重要结构的关键部位的结构健康监测，当前光纤光栅应变传感器应变精度测量方法是基于等弯矩梁和拉伸的方案，需要将光栅粘贴在弯矩梁和拉伸试件上，对粘贴工艺依赖性大，且容易损坏光栅栅区，难于实现高精度测量和可重复使用的目标。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置及方法，通过由FPI谐振腔的腔长的变化值得到的标准应变值和温度补偿后光纤光栅应变传感器的应变值，得到了光纤光栅应变传感器的测量精度。本发明一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置及方法可实现优于5με的光纤应变传感器的精度计量测试，便于光纤光栅传感技术实现对关键部位结构健康监测的高精度测量应用。

为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置，包含光路系统和解调系统；

光路系统包括高精度位移台，FPI谐振腔，光纤和光纤光栅温度传感器；

所述待测光纤光栅应变传感器设于光纤上；

高精度位移台使光纤产生拉伸，进而使光纤光栅应变传感器产生应变，同时使FPI谐振腔腔长产生大小相等，方向相反的变化，光纤光栅应变传感器的应变引起应变传感器光纤光栅中心波长的变化，FPI谐振腔腔长的变化引起FPI谐振腔干涉光谱的变化；

环境温度变化引起光纤光栅温度传感器和待测光纤光栅应变传感器中心波长的变化；

解调系统用于获取FPI谐振腔的干涉光谱，并根据干涉光谱得到FPI腔长的变化值；解调系统用于获取光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器的中心波长，并通过中心波长得到经温度补偿后光纤光栅应变传感器的应变值；

解调系统根据FPI腔长的变化值得到标准应变值，进而根据标准应变值和经温度补偿后光纤光栅应变传感器的应变值，得到光纤光栅应变传感器的测量精度；所述标准应变值为FPI腔长的变化值与所述光纤拉伸前长度的比值。

进一步的，光路系统还包括光学平台；

所述FPI谐振腔由固定件和移动件构成；所述固定件固定在光学平台的第一端；移动件与高精度位移台固定连接；光纤第一端与光学平台的第二端固定连接，光纤第二端与高精度位移台固定连接；

所述FPI谐振腔的腔长方向与光纤光栅应变传感器的轴向处于同一直线L₀上；所述高精度位移台可沿所述直线L₀移动；

所述光学平台在直线L₀的尺寸＞1m。

进一步的，所述高精度位移台沿所述直线L₀移动的最大距离≥1cm，步进间隔≤1μm；

所述高精度位移台可沿与直线L₀垂直的方向进行调整，使FPI谐振腔的腔长方向与光纤光栅应变传感器的轴向处于同一直线L₀上。

进一步的，所述FPI谐振腔中的固定件为高反射镜，移动件为镀膜光纤，所述镀膜光纤端面和高反射镜之间形成干涉腔；所述高反射镜的镜面反射率≥90％；所述镀膜光纤的透射比为50％。

进一步的，所述光路系统还包括传输光缆，所述解调系统通过传输光缆获取FPI谐振腔的干涉光谱以及光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器的中心波长。

进一步的，所述解调系统包括FPI解调仪、光纤光栅解调仪和工控计算机；

FPI解调仪包括FPI光源和FPI处理模块；FPI光源向FPI谐振腔发出探测光；FPI处理模块获取FPI谐振腔的探测光干涉光谱，并根据干涉光谱得到FPI腔长的变化值；

光纤光栅解调仪包括光纤光栅光源和光纤光栅处理模块；光纤光栅光源向光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器发射探测光；光纤光栅处理模块获取光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器的中心波长，并根据中心波长得到经温度补偿后光纤光栅应变传感器的应变值；

工控计算机用于实现光纤光栅解调仪和FPI解调仪上位机的运行，对光纤光栅解调仪和FPI解调仪的工况进行监测和控制；并根据FPI腔长的变化值得到标准应变值，进而根据标准应变值和经温度补偿后光纤光栅应变传感器的应变值，得到光纤光栅应变传感器的测量精度；所述标准应变值为FPI腔长的变化值与所述光纤拉伸前长度的比值。

进一步的，所述FPI解调系统的解算精度≤1μm，解调频率≥10Hz；光纤光栅解调仪的测量通道≥2。

一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量方法，上述一种光纤光栅应变传感器精度测量装置实现，包括以下步骤：

S1记高精度位移台的初始位置为A，测量设有光纤光栅应变传感器的光纤长度L，解调系统获取FPI谐振腔的腔长l₁，光纤光栅应变传感器中心波长λ₀₀和光纤光栅温度补偿传感器的中心波长λ₁₀；

S2使高精度位移台由初始位置A移动到测量位置B；解调系统获取FPI谐振腔的腔长l₂，光纤光栅应变传感器中心波长λ₀₁和光纤光栅温度补偿传感器的中心波长λ₁₁；

S3解调系统根据光纤光栅应变传感器的光纤长度L、FPI谐振腔的腔长l₁和l₂得到FPI谐振腔的腔长的变化值Δl＝|l₁-l₂|，进而得到标准应变值；

S4解调系统根据光纤光栅应变传感器中心波长λ₀₀和λ₀₁，以及光纤光栅温度补偿传感器的中心波长λ₀₁和λ₁₁，得到温度补偿后光纤光栅应变传感器的应变值；

S5根据步骤S3所得标准应变值和步骤S4所得光纤光栅应变传感器的应变值得到光纤光栅应变传感器的单次测量精度；

S6重复步骤S1-S5 n-1次，得到n个单次测量精度；

S7根据光纤光栅应变传感器的n个单次测量精度得到光纤光栅应变传感器的统计测量精度。

进一步的，所述步骤S3所得标准应变值为Δl/L。

进一步的，步骤S4所得温度补偿后光纤光栅应变传感器的应变值为k₁*[(λ₀₁-λ₀₀)-(λ₁₁-λ₁₀)]，其中，k₁为应变传感器的标度系数。

进一步的，所述步骤S5所得单次测量精度为Δl/L-k₁*[(λ₀₁-λ₀₀)-(λ₁₁-λ₁₀)]；其中Δl/L为由FPI谐振腔的腔长的变化值得到的标准应变值，Δl＝|l₁-l₂|；k₁*[(λ₀₁-λ₀₀)-(λ₁₁-λ₁₀)]为温度补偿后光纤光栅应变传感器的应变值，k₁为应变传感器的标度系数。

进一步的，所述步骤S6中，每次重复步骤S1-S5时，高精度位移台由初始位置A移动到测量位置B的方向与上一次重复步骤S1-S5时，高精度位移台由初始位置A移动到测量位置B的方向相反，但均使光纤光栅应变传感器处于拉伸状态；所述n≥6。

进一步的，所述步骤S7中，统计测量精度为n个单次测量精度的标准偏差。

一种光纤光栅应变传感器的精度补偿方法，包括以下步骤：

S1根据上述一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量方法得到光纤光栅应变传感器的测量精度；

S2利用光纤光栅应变传感器得到初始应变值；

S3利用步骤S1所得光纤光栅应变传感器的测量精度对步骤S2所得初始应变值进行补偿，得到最终应变值。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果：

(1)本发明一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置，采用拉伸的方式，利用FPI谐振腔变化量提供标准应变，利用光纤光栅应变传感器拉伸变化量与FPI腔长变化量互为相反数的机理，准确测量FPI腔长的变化即可以得到待测光纤光栅拉伸量的变化，分别测量FPI腔长变化和待测光纤光栅中心波长的变化，避免两种方式交叉测量引入的测量误差；

(2)本发明一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量方法，采用增加待测光纤光栅应变传感器测量标距的方法，具体手段为设计光学平台的尺寸＞1m，从而使负载了应变传感器的光纤具有足够的长度，有效的降低了对光纤光栅应变传感器的拉伸量和待测光纤光栅应变传感器光纤长度的测量精度要求，既保证了光纤光栅应变传感器的测量的准确性，也保证了光纤光栅应变传感器的重复性使用；

(3)本发明一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置和方法，实现了标准应变发生器分辨率的提升，解决了当前测量方法提供标准应变量精度和重复性不够高的难题。

(4)本发明一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置和方法，有效地提升了光纤光栅应变传感器的测量精度，弥补了当前光纤光栅应变测量方法难于实现可重复使用，测量精度不高的不足；

(5)本发明一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置，对FPI谐振腔，光纤，光纤光栅应变传感器等部件的具体结构，位置关系以及尺寸进行了精确射击，保证了测量过程的稳定，有效地提升了光纤光栅应变传感器的测量精度；

(6)本发明一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置和方法，利用FPI干涉仪来检测光纤光栅应变传感器的测量精度，以便于光纤光栅应变传感器应用于实际的应变测量场景时，通过本发明得到的测量精度进行补偿，有利于提高光纤光栅应变传感器的测量精度和准确性，在工程中具有广泛的应用前景。

附图说明

图1为一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置的示意图。

具体实施方式

下面通过对本发明进行详细说明，本发明的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置包括：光路系统和解调系统。其中，所述的光路系统包括光学平台，高精度位移台、高反射平面镜、镀膜光纤、光纤、光纤光栅温度传感器以及传感光缆。光纤光栅应变传感器设于光纤上。所述的解调系统包括FPI解调仪、光纤光栅解调仪和工控计算机。

所述光学平台提供测试系统光学搭建平台，为光学系统实现提供稳定的传输平台，用于固定高精度位移台的基座，实现高精度位移台的步进性能稳定，同时保证拉伸光路处于同一水平面上，为光纤光栅应变传感器产生标准应变信号；所述高精度位移台提供待测光纤光栅应变传感器精确拉伸和动态改变FPI腔长，为光学系统实现提供稳定的FPI腔的腔长变化和待测光纤光栅应变传感器准确的拉伸；所述镀膜光纤提供FPI解调仪输出信号光的50％透射进入FPI腔，信号光的50％产生端面反射，并将两束光干涉后的光信号回传至FPI解调仪；所述高反射平面镜与镀膜光纤形成FPI腔，用于反射镀膜光纤输出的信号光，与镀膜光纤端面反射光，形成清晰的干涉条纹；所述传输光缆用于实现所述光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器的感知信号传输；所述光纤光栅应变传感器用于测量拉伸产生的应变，并将测量结果通过所述传输光缆传输回所述的光纤光栅解调仪；所述的光纤光栅温度传感器的中心波长与所述的待测光纤光栅应变中心波长处于一个波长范围，更精准的补偿待测光纤应变传感器探头温度引起的中心波长的漂移。

所述FPI解调仪为解调系统实现提供FPI腔输出光谱的解调，完成FPI腔长的精确测量，FPI解调仪通过采集FPI腔形成的干涉条纹的光谱信号，通过对光谱信号进行傅里叶变换等数据处理方法，实现FPI腔长变化量的准确测量；所述的FPI腔由高反射平面镜和镀膜光纤构成；所述的镀膜光纤与待测量光纤光栅应变传感器一端尾纤共同固定在高精度位移平台上，因此FPI腔长的变化量与刻有待测量光纤光栅的光纤拉伸量数值互为相反数，即FPI腔长的缩进量即为刻有待测量光纤光栅的光纤拉伸量，通过准确的测量FPI腔长的变化，即可以得到刻有待测量光纤光栅的光纤拉伸量，进一步得到待测量光纤光栅应变传感器因拉伸而产生的应变。

所述光纤光栅解调仪提供光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器的解调，解调仪的重复性测量精度需要满足±2pm，确保传感器中心波长的准确测量，完成拉伸过程中应变传感器的精确精算；

所述工控计算机用来实现光纤光栅解调仪和FPI解调仪上位机的运行，为解调系统实现提供软件运行平台，保证待测应变传感器测量应变值与FPI腔测量值实时对应，实现光纤光栅应变传感器的测量，所述的工控机能够满足测试软件的正常运行，确保测量结果的准确性和存储数据的完成性。

所述FPI腔包括高反射镜、透射比50％的镀膜光纤、高精度位移台。其中高反射镜用于实现与透射比50％的镀膜光纤形成FPI腔，产生稳定FPI干涉条纹；所述的镀膜光纤用于实现形成FPI腔，且用于实现将干涉信号的传输至FPI解调仪；所述的高精度位移平台用来实现FPI腔长的变化和待测光纤光栅应变传感器的拉伸，所述的高精度位移平台实现最小步进量优于1μm，且在所规定的量程内拉伸，确保位移平台稳定无抖动。

本发明的工作原理是：根据图1，搭建测量系统，改变高精度位移台2，将待测光纤光栅应变传感器5处于拉伸临界状态，此时作为测量起点，采用具有量值溯源标识的长度为1m的钢直尺，准确测量待测传感器两端粘接固定点M1和M2之间的长度L。运行工控机上10的测量系统，通过工控机10上的光纤光栅解调仪上位机软件和FPI解调仪上位机软件分别记录待测光纤光栅应变传感器5中心波长λ₀₀、光纤光栅温度传感器6的中心波长λ₁₀和FPI腔的腔长l₁，改变高精度位移台2，拉伸待测光纤光栅应变传感器5，利用FPI解调仪8采集FPI腔光谱，计算FPI腔长的变化量，进而推算得出待测应变传感器5的拉伸量Δl，此时记录待测应变传感器5的中心波长λ₀₁和光纤光栅温度传感器6的中心波长λ₁₁，Δl/L作为应变的标准值，也即为加载在待测应变传感器5上的应变值。通过计算待测应变传感器5中心波长的变化量和因温度引起的应变传感器中心波长的变化量，并根据光纤光栅应变传感器5的标度系数k₁，计算光纤光栅应变传感器5拉伸产生的应变量k₁*[(λ₀₁-λ₀₀)-(λ₁₁-λ₁₀)]，参照JJF(军工)62-2014光纤应变传感器5校准规范，在设定拉伸范围内测量待测光纤应变传感器5测量点的测量精度Δl/L-k₁*[(λ₀₁-λ₀₀)-(λ₁₁-λ₁₀)]。通过移动高精度位移台2，改变产生的标准应变值，在设定标准应变点处，测量应变传感器5的精度，并完成一次拉伸测量，在设定应变点，反向改变光学位移台，完成一次拉伸测量；重复上述操作，进行往返拉伸三次测试，利用该标准应变值与应变传感器5的差值，六次测量结果的标准偏差作为测量精度。

实施例1

如图1所示，本发明的基于FPI干涉的高精度光纤光栅应变传感器的测量方法，其系统主要包括：光路系统和解调系统。

其中，光路系统包括光学平台1，高精度位移台2、高反射镜3、镀膜光纤4、光纤光栅温度传感器6，光纤7以及传感光缆。光纤光栅应变传感器5设于光纤7上。光学平台1提供测量光路的稳定的测试平台，高精度位移台2主要提供稳定的拉伸，产生标准的应变值，确保产生稳定的待测应变传感器标准的拉伸量。高反射平面镜3将垂直固定在光学平台1基座上，并与高精度位移台2上粘贴的镀膜光纤4形成稳定的FPI腔。传感光缆用于感知光信号的传输。镀膜光纤4被固定在高精度位移台2上，与所述的高反射镜3形成水平的FPI干涉腔，并将干涉条纹的光谱传输至FPI解调仪。光纤光栅应变传感器5作为待测器件，当高精度位移台2移动产生应变时，光纤光栅应变传感器5的中心波长会随之变化，并将感知的中心波长信息经过传感光缆传递给光纤光栅解调仪，完成中心波长变化量的解算。光纤光栅温度传感器6作为待测光纤光栅应变传感器5的温度补偿器件，感知待测应变传感器5所处环境的温度变化，并以此补偿因温度变化引起的待测应变传感器5中心波长的变化量。

光学平台1为所述的光学系统提供测量光路的稳定的测试平台，结构尺寸大于1m，确保标准应变量Δl/L的分辨率，确保产生标准应变的分辨率足够高，同时满足高反射镜3中心，镀膜光纤4轴线方向，光纤光栅应变传感器5轴线方向，高精度位移台2粘贴面处于同一水平面。

高精度位移台2为所述的光学系统提供稳定的拉伸量，位移台为三轴位移台，能够在空间三维方向移动，左右的位移距离不小于1cm，步进间隔小于等于1μm。

传输光缆用于实现待测光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器的光信号传输。具体的，用于传输待测光纤光栅应变传感器和作为温补的光纤光栅温度传感器所感知的信息传输至光纤光栅解调仪。

所述高反射镜3和镀膜光纤4，为光学系统中提供稳定的FPI腔，且产生信噪比高、稳定性好的干涉光谱，并通过所述的镀膜光纤4，将FPI腔干涉光谱至FPI解调仪，镀膜光纤4用于FPI腔的构建，透射比为50％，便于实现信噪比良好的干涉光谱。

待测光纤光栅应变传感器5用于感知待测结构的应变量，并将测量结果通过所述传输光缆传输回所述光纤光栅解调仪9进行转换处理，进而得到因拉伸产生的应变值。光纤光栅应变传感器5作为待测传感器，用来感知因拉伸而产生的应变，拥有足够长的尾纤，在拉伸过程中，能够确保栅区和尾纤所受应力相同。

光纤光栅温度传感器6用于测量待测环境温度的变化量，并将测量结果通过所述传输光缆传输回所述光纤光栅解调仪9进行转换处理，用来补偿环境温度引起的所述的待测应变光纤光栅传感器5中心波长的变化。光纤光栅温度传感器6与待测应变传感器5拥有接近的中心波长。

具体地，解调系统包括光纤光栅解调系统9，FPI解调系统8和工控计算机10。光纤光栅解调系统9实现待测光纤光栅应变传感器和作为温度补偿的光纤光栅温度传感器中心波长和应变/温度值的解算。FPI解调系统8实现所述的镀膜光纤4和高反射镜3所构成的FPI腔干涉光谱的解算，得到FPI腔长的变化。

具体地，FPI解调系统8腔长解算精度优于1μm，保证所述的高精度位移台2产生的拉伸分辨率优于1μm，解调频率优于10Hz，保证FPI腔长较短时，干涉条纹采样点数足够显示完整的光谱图样。

具体地，光纤光栅解调仪9的测量通道不小于2，保证待测光纤光栅应变传感器5和光纤光栅温度传感器6中心波长同时解算，解调重复性优于±2pm，保证所述的待测光纤光栅应变传感器5和光纤光栅温度传感器6中心波长的精度，进而保证温度补偿后待测光纤光栅应变传感器5因拉伸而产生的应变测量精度。

本实施例中还采用上述的精度测量装置和方法得到一种光纤光栅应变传感器的精度补偿方法，包括以下步骤：

S1根据上述一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量方法得到光纤光栅应变传感器的测量精度；

S2利用光纤光栅应变传感器得到初始应变值；

S3利用步骤S1所得光纤光栅应变传感器的测量精度对步骤S2所得初始应变值进行补偿，得到最终应变值。

以上结合具体实施方式和范例性实例对本发明进行了详细说明，不过这些说明并不能理解为对本发明的限制。本领域技术人员理解，在不偏离本发明精神和范围的情况下，可以对本发明技术方案及其实施方式进行多种等价替换、修饰或改进，这些均落入本发明的范围内。本发明的保护范围以所附权利要求为准。

本发明说明书中未作详细描述的内容属本领域技术人员的公知技术。

Claims (13)

1.一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置，其特征在于，包含光路系统和解调系统；

光路系统包括高精度位移台，FPI谐振腔，光纤和光纤光栅温度传感器；

所述待测光纤光栅应变传感器设于光纤上；

高精度位移台使光纤产生拉伸，进而使光纤光栅应变传感器产生应变，同时使FPI谐振腔腔长产生大小相等，方向相反的变化，光纤光栅应变传感器的应变引起应变传感器光纤光栅中心波长的变化，FPI谐振腔腔长的变化引起FPI谐振腔干涉光谱的变化；

环境温度变化引起光纤光栅温度传感器和待测光纤光栅应变传感器中心波长的变化；

解调系统用于获取FPI谐振腔的干涉光谱，并根据干涉光谱得到FPI腔长的变化值；解调系统用于获取光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器的中心波长，并通过中心波长得到经温度补偿后光纤光栅应变传感器的应变值；

解调系统根据FPI腔长的变化值得到标准应变值，进而根据标准应变值和经温度补偿后光纤光栅应变传感器的应变值，得到光纤光栅应变传感器的测量精度；所述标准应变值为FPI腔长的变化值与所述光纤拉伸前长度的比值。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置，其特征在于，光路系统还包括光学平台；

所述FPI谐振腔由固定件和移动件构成；所述固定件固定在光学平台的第一端；移动件与高精度位移台固定连接；光纤第一端与光学平台的第二端固定连接，光纤第二端与高精度位移台固定连接；

所述FPI谐振腔的腔长方向与光纤光栅应变传感器的轴向处于同一直线L₀上；所述高精度位移台可沿所述直线L₀移动；

所述光学平台在直线L₀的尺寸＞1m。

3.根据权利要求2所述的一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置，其特征在于，所述高精度位移台沿所述直线L₀移动的最大距离≥1cm，步进间隔≤1μm；

所述高精度位移台可沿与直线L₀垂直的方向进行调整，使FPI谐振腔的腔长方向与光纤光栅应变传感器的轴向处于同一直线L₀上。

4.根据权利要求2所述的一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置，其特征在于，所述FPI谐振腔中的固定件为高反射镜，移动件为镀膜光纤，所述镀膜光纤端面和高反射镜之间形成干涉腔；所述高反射镜的镜面反射率≥90％；所述镀膜光纤的透射比为50％。

5.根据权利要求1所述的一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置，其特征在于，所述光路系统还包括传输光缆，所述解调系统通过传输光缆获取FPI谐振腔的干涉光谱以及光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器的中心波长。

6.根据权利要求1所述的一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置，其特征在于，所述解调系统包括FPI解调仪、光纤光栅解调仪和工控计算机；

FPI解调仪包括FPI光源和FPI处理模块；FPI光源向FPI谐振腔发出探测光；FPI处理模块获取FPI谐振腔的探测光干涉光谱，并根据干涉光谱得到FPI腔长的变化值；

光纤光栅解调仪包括光纤光栅光源和光纤光栅处理模块；光纤光栅光源向光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器发射探测光；光纤光栅处理模块获取光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器的中心波长，并根据中心波长得到经温度补偿后光纤光栅应变传感器的应变值；

工控计算机用于实现光纤光栅解调仪和FPI解调仪上位机的运行，对光纤光栅解调仪和FPI解调仪的工况进行监测和控制；并根据FPI腔长的变化值得到标准应变值，进而根据标准应变值和经温度补偿后光纤光栅应变传感器的应变值，得到光纤光栅应变传感器的测量精度；所述标准应变值为FPI腔长的变化值与所述光纤拉伸前长度的比值。

7.根据权利要求6所述的一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置，其特征在于，所述FPI解调系统的解算精度≤1μm，解调频率≥10Hz；光纤光栅解调仪的测量通道≥2。

8.一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量方法，其特征在于，采用权利要求1-7任一项所述的一种光纤光栅应变传感器精度测量装置实现，包括以下步骤：

S1记高精度位移台的初始位置为A，测量设有光纤光栅应变传感器的光纤长度L，解调系统获取FPI谐振腔的腔长l₁，光纤光栅应变传感器中心波长λ₀₀和光纤光栅温度补偿传感器的中心波长λ₁₀；

S2使高精度位移台由初始位置A移动到测量位置B；解调系统获取FPI谐振腔的腔长l₂，光纤光栅应变传感器中心波长λ₀₁和光纤光栅温度补偿传感器的中心波长λ₁₁；

S3解调系统根据光纤光栅应变传感器的光纤长度L、FPI谐振腔的腔长l₁和l₂得到FPI谐振腔的腔长的变化值Δl＝|l₁-l₂|，进而得到标准应变值；

S4解调系统根据光纤光栅应变传感器中心波长λ₀₀和λ₀₁，以及光纤光栅温度补偿传感器的中心波长λ₀₁和λ₁₁，得到温度补偿后光纤光栅应变传感器的应变值；

S5根据步骤S3所得标准应变值和步骤S4所得光纤光栅应变传感器的应变值得到光纤光栅应变传感器的单次测量精度；

S6重复步骤S1-S5 n-1次，得到n个单次测量精度；

S7根据光纤光栅应变传感器的n个单次测量精度得到光纤光栅应变传感器的统计测量精度。

9.根据权利要求8所述的一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量方法，其特征在于，所述步骤S3所得标准应变值为Δl/L。

10.根据权利要求8所述的一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量方法，其特征在于，所述步骤S4所得温度补偿后光纤光栅应变传感器的应变值为k₁*[(λ₀₁-λ₀₀)-(λ₁₁-λ₁₀)]，其中，k₁为应变传感器的标度系数。

11.根据权利要求8所述的一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量方法，其特征在于，所述步骤S5所得单次测量精度为Δl/L-k₁*[(λ₀₁-λ₀₀)-(λ₁₁-λ₁₀)]；其中Δl/L为由FPI谐振腔的腔长的变化值得到的标准应变值，Δl＝|l₁-l₂|；k₁*[(λ₀₁-λ₀₀)-(λ₁₁-λ₁₀)]为温度补偿后光纤光栅应变传感器的应变值，k₁为应变传感器的标度系数。

12.根据权利要求8所述的一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量方法，其特征在于，所述步骤S6中，每次重复步骤S1-S5时，高精度位移台由初始位置A移动到测量位置B的方向与上一次重复步骤S1-S5时，高精度位移台由初始位置A移动到测量位置B的方向相反，但均使光纤光栅应变传感器处于拉伸状态；所述n≥6。

13.根据权利要求8所述的一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量方法，其特征在于，所述步骤S7中，统计测量精度为n个单次测量精度的标准偏差。

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