[发明专利]一种分布式光纤传感系统的形变施加及标校方法

权利要求书

1.一种分布式光纤传感系统的形变施加及标校方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

1)梯形等悬臂梁固定及分布式光纤传感器安装

将梯形等悬臂梁平放在工作台面上，梯形等悬臂梁的固定端固定与工作台面，梯形等悬臂梁的自由端伸出工作台面外，自由端上施加载荷P；

将传感光纤布置安装在梯形等悬臂梁上表面；

2)利用梯形等悬臂梁确定分布式光纤传感系统的形变感知范围；

a)利用下式确定悬臂梁的固定端O点处梁横截面的惯性矩I₀

I₀＝b₀h³/12

其中，b₀为梯形等悬臂梁固定端横截面宽度，h为梯形等悬臂梁厚度；

b)利用下式确定梯形等悬臂梁最大扰度y_max

y_max＝(PL³)/(2EI₀)

其中，L为梯形等悬臂梁长度，E为梯形等悬臂梁材料的杨氏模量，是表征材料特性的常数；P是作用于梯形等悬臂梁自由端的集中荷载；

c)利用下式确定分布式光纤传感系统的形变感知范围

ε_max＝(h/L²)·y_max

其中，ε_max为分布式光纤传感系统的形变感知最大值；

3)测量梯形等悬臂梁在传感光纤向下施加载荷的作用下所产生的挠度形变，并记录分布式光纤传感系统的形变测量值；

a)首先测量在传感光纤荷载的作用下自由端的挠度y_L；

b)利用下式确定在自由端端部，梯形等悬臂梁所产生的形变ε_L

其中，y_L为自由端的挠度；

c)记录分布式光纤传感系统测量得到的固定于悬臂梁上传感光纤的测量值ε_m；

4)构建分布式光纤传感系统的形变解算模型；

a)建立分布式光纤传感系统的形变标校模型；

ε_L¹＝a·(ε_m¹)²+b·ε_m¹+c

ε_L²＝a·(ε_m²)²+b·ε_m²+c

…

ε_L^N＝a·(ε_m^N)²+b·ε_m^N+c

其中，ε_m¹,ε_m²,…,ε_m^N为测量值ε_m对应梯形等悬臂梁沿长度方向上不同位置的测量值，N为载荷作用次数即测量次数；

b)求取上述形变标校模型中的待定参数a、b和c，获取分布式光纤传感系统的形变解算模型如下

其中：为分布式光纤传感系统的形变解算值。

2.如权利要求1所述的一种分布式光纤传感系统的形变施加及标校方法，其特征在于，还包括步骤5)验证分布式光纤传感系统的形变解算模型，具体如下：

在自由端施加载荷Pt，测量梯形等悬臂梁所产生的理论形变值ε_L^t和分布式光纤传感系统测量得到的形变测量值ε_m^t，带入上述分布式光纤传感系统的形变解算模型，得出载荷Pt作用下的分布式光纤传感系统的形变解算值，若该形变解算值与理论目标形变值ε_L^t相同，实现分布式光纤传感系统的形变施加与标校。