[发明专利]光纤光栅应变传感器的标定方法、装置和系统

说明书

本发明公开了一种光纤光栅应变传感器的标定方法、装置和系统。该标定方法包括：获取已标定的光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系；获取预设标定环境中待标定的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系；通过光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，以及待标定的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系，计算光纤光栅应变传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，标定光纤光栅应变传感器的灵敏度系数。根据本发明实施例提供的光纤光栅应变传感器的标定方法，可以通过光纤光栅温度传感器间接标定光纤光栅应变传感器，实现对光纤光栅应变传感器的无损标定。

技术领域

本发明涉及光电测量器件领域，尤其涉及光纤光栅应变传感器的标定方法、装置和系统。

背景技术

光纤光栅传感器(Fiber Bragg Grating Sensor)是利用布拉格光纤光栅的波长对温度和应变等物理量的敏感特性而制成的一种光纤传感器。与传统的光纤传感器相比，光纤光栅传感器将被测信息转化为共振波长的移动，即采用波长调制方式来获取传感信息。由于光纤光栅传感器的高灵敏、高精度、高稳定性及较强的抗电磁干扰能力，光纤光栅传感器在航空航天、土木工程、复合材料、石油化工等领域得到了广泛的应用。

随着光纤光栅传感器需求量日益增大，对测量精度要求也日益提高。例如，现有的标定光纤光栅应变传感器的方法通常需要将待标定的光纤光栅应变传感器粘贴在某一样件表面，然后对待标定的光纤光栅应变传感器施加拉力，获取光纤光栅应变传感器在不同检测点的工作状态的输出波长值和拉力示值，通过运算得到待标定的光纤光栅应变传感器的输出波长与应力的关系。

待标定的光纤光栅应变传感器在标定过程中由于受力发生形变，标定完成后已经不能正常使用。因此，通常情况下采取一定比例对光纤光栅应变传感器进行抽样标定。由于传感器个体差异的存在，抽样标定系数存在偏差，无法保证测量精度，且被抽样传感器标定后无法再次使用，造成浪费。

发明内容

本发明实施例提供光纤光栅应变传感器的标定方法、装置和系统，采用光纤光栅温度传感器间接对光纤光栅应变传感器进行标定，标定过程不破坏传感器，实现对每个光纤光栅应变传感器单独标定，免除个体差异带来误差。

根据本发明实施例的一方面，提供一种光纤光栅应变传感器的标定方法，包括：获取已标定的光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系；获取预设标定环境中待标定的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系；通过光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，以及待标定的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系，计算光纤光栅应变传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，标定光纤光栅应变传感器的灵敏度系数。

根据本发明实施例的另一方面，提供一种光纤光栅应变传感器的标定装置，包括：形变关系获取模块，用于获取已标定的光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系；波长关系获取模块，用于获取预设标定环境中待标定的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系；参数标定模块，用于通过光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，以及待标定的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系，计算光纤光栅应变传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，标定光纤光栅应变传感器的灵敏度系数。

根据本发明实施例的再一方面，提供一种光纤光栅应变传感器的标定系统，包括：存储器，用于存储程序；处理器，用于运行存储器中存储的程序，以执行以下步骤：获取已标定的光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系；获取预设标定环境中待标定的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系；通过光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，以及待标定的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系，计算光纤光栅应变传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，标定光纤光栅应变传感器的灵敏度系数；显示器，用于显示光纤光栅应变传感器的灵敏度系数。