CN202403676U - 光纤光栅应变传感器校准系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种光纤光栅应变传感器校准系统，包括安装光纤光栅应变传感器的拉伸试件以及拉伸实验机、若干个纳米光栅尺、光纤光栅解调仪和处理单元，拉伸试件装夹在拉伸实验机上，纳米光栅尺实时将拉伸试件的形变数据传输至处理单元，光纤光栅解调仪实时将光纤光栅应变传感器的波长数据传输至处理单元，处理单元根据拉伸试件的形变数据以及光纤光栅应变传感器的波长变化量之间的线性关联关系获得光纤光栅应变传感器的校准数据。本实用新型，使用精度更高的纳米光栅尺获得拉伸试件的形变，处理单元根据拉伸试件的形变以及光纤光栅应变传感器的波长变化量之间的线性关联关系获得光纤光栅应变传感器的校准数据，提高了应变光纤光栅传感器的校准精度。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤光栅应变传感器，具体涉及光纤光栅应变传感器校准系统。
背景技术
光纤光栅传感器（Fiber Bragg Grating Sensor）是一种新型光纤传感器，利用光敏光纤光纤光栅反射中心波长的改变反映周围环境参数的变化，可以测量应变、温度、压力、位移、加速度等多种物理量，由于光纤光栅传感器具有抗电磁干扰、耐腐蚀、体积小、重量轻，几何形状可塑、传输容量大（可实现多点分布式测量）以及测量范围广等优点，因此，广泛应用于航空航天、土木工程、复合材料、石油化工等领域。其中，光纤光栅应变传感器是在工程领域中应用最广泛，技术最成熟的光纤传感器。
光纤光栅应变传感器在使用前必须经过校准，以确保其测量精度。目前采用的方法是静态测量校准，即利用电阻应变片进行对比测量，具体做法是：通过将光纤光栅应变传感器安装在粘贴有电阻应变片的拉伸试件上，采用电阻应变仪和光纤光栅解调仪分别同时测量拉伸试件的应变量，进而实现光纤光栅应变传感器的校准。但是，由于电阻应变片存在测量精度不高、电阻蠕变和零漂现象严重等问题，采用电阻应变片这种校准方法存在校准精度不高、长期稳定性差等缺点，已经不满足光纤光栅应变传感器校准的需求。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是解决利用电阻应变片对光纤光栅应变传感器进行校准，存在校准精度不高、长期稳定性差的问题。
为了解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是提供一种光纤光栅应变传感器校准系统，包括安装光纤光栅应变传感器的拉伸试件以及拉伸实验机和处理单元，还包括一个光纤光栅解调仪和若干个纳米光栅尺，所述拉伸试件装夹在所述拉伸实验机上，所述纳米光栅尺实时将所述拉伸试件的形变数据传输至所述处理单元，所述光纤光栅解调仪实时将光纤光栅应变传感器的波长数据传输至所述处理单元，所述处理单元根据拉伸试件的形变数据以及光纤光栅应变传感器的波长变化量之间的线性关联关系获得光纤光栅应变传感器的校准数据。
在上述方案中，所述纳米光栅尺为四个，分别对称地设置在所述拉伸试件的两侧，且测量方向相同。
本实用新型，使用精度更高的纳米光栅尺获得拉伸试件的形变数据，处理单元根据拉伸试件的形变数据以及光纤光栅应变传感器的波长变化量之间的线性关联关系获得光纤光栅应变传感器的校准数据，提高了应变光纤光栅传感器的校准精度。
附图说明
图1为本实用新型的系统结构框图；
图2为本实用新型中的光纤光栅应变传感器以及纳米光栅尺的布置图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作出详细的说明。
如图1、图2所示，本实用新型提供的光纤光栅应变传感器校准系统，包括拉伸实验机1、拉伸试件2、若干个纳米光栅尺3、光纤光栅解调仪5和处理单元6，拉伸试验机1选用SANS-10KN型拉伸试验机，纳米光栅尺3选择德国海德汉公司的MT1271，光纤光栅解调仪5选择QSA-01。
光纤光栅应变传感器4安装在拉伸试件2上，拉伸试验机1通过上、下夹具将拉伸试件2的上、下两个端部21、22夹住，下夹具不动，上夹具按照试验设定的程序对拉伸试件2进行拉伸。四个纳米光栅尺3固定在两个基座上面，每个基座固定两个纳米光栅尺，用于分别测量四个测量点31、32、33、34在拉伸试件2受拉伸情况下产生的拉力方向形变数据。四个纳米光栅尺3分别对称地设置在拉伸试件2的两侧，并且四个纳米光栅尺3的测量方向一致。
拉伸试验机1按照设定的拉伸程序开始对拉伸试件2进行拉伸作业，四个纳米光栅尺3实时地将拉伸试件2的形变数据上传给处理单元6（PC电脑），与此同时，拉伸试件2产生的应变也改变了光纤光栅应变传感器4的中心波长，光纤光栅解调仪5读取光纤光栅应变传感器4的波长数据并其上传至处理单元6（PC电脑），处理单元6（PC电脑）接收到四个纳米光栅尺3获得的拉伸试件2的形变数据以及光纤光栅解调仪5获得的光纤光栅应变传感器4的波长数据之后，进行存储、实时显示和数据分析。由于光纤光栅传感器的波长变化量与所测物体表面微应变成线性关系，因此处理单元6可以根据拉伸试件2的形变以及光纤光栅应变传感器4的应变之间的线性关联关系获得光纤光栅应变传感器的校准数据，对光纤光栅应变传感器进行校准。
由于本实用新型采用了精度更高的纳米光栅尺来获得拉伸试件的形变，因此，大大提高了光纤光栅应变传感器的校准精度。
本实用新型不局限于上述最佳实施方式，任何人应该得知在本实用新型的启示下作出的结构变化，凡是与本实用新型具有相同或相近的技术方案，均落入本实用新型的保护范围之内。
Claims (2)
1.光纤光栅应变传感器校准系统，包括安装光纤光栅应变传感器的拉伸试件以及拉伸实验机和处理单元，所述拉伸试件装夹在所述拉伸实验机上，其特征在于，还包括一个光纤光栅解调仪和若干个纳米光栅尺，所述纳米光栅尺实时将所述拉伸试件的形变数据传输至所述处理单元，所述光纤光栅解调仪实时将光纤光栅应变传感器的波长数据传输至所述处理单元，所述处理单元根据拉伸试件的形变数据以及光纤光栅应变传感器的波长变化量之间的线性关联关系获得光纤光栅应变传感器的校准数据。
2.如权利要求1所述的光纤光栅应变传感器校准系统，其特征在于，所述纳米光栅尺为四个，分别对称地设置在所述拉伸试件的两侧，且测量方向相同。
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