[发明专利]一种全分布式光纤不同温度下的应变系数标定装置及方法

说明书

本发明提供一种全分布式光纤不同温度下的应变系数标定装置及方法，标定装置包括实验台、液压拉伸机构和光纤夹具，液压拉伸机构包括滑台和滑块，光纤夹具包括第一夹具和第二夹具，标定装置还包括具有水温调节功能的浴槽和位移测量机构，浴槽固定于第一夹具与第二夹具之间，位移测量机构包括滑轨、第一防水位移计、第二防水位移计、第一被动滑块和第二被动滑块，滑轨固定于浴槽内第一夹具与第二夹具连线上，滑轨两端分别固定着第一防水位移计和第二防水位移计，滑轨上安装着第一被动滑块和第二被动滑块，第一被动滑块和第二被动滑块均与光纤同步运动。本发明的有益效果：浴槽和液压拉伸机构独立调节协同工作实现光纤在不同温度下应变系数的标定。

技术领域

本发明涉及全分布式光纤传感技术领域，尤其涉及一种全分布式光纤不同温度下应变系数标定装置及方法。

背景技术

全分布式光纤传感技术的基本原理为当光纤受到外界应力、温度等环境因素影响时，光纤中传输的光波特性参量如相位、频率、偏振态等会发生相应变化，通过检测这些参量的变化，就可以获得外界被测参量的信息。目前基于布里渊散射的全分布式光纤感测技术主要有布里渊光时域反射(BOTDR)技术、布里渊光时域分析(BOTDA)技术、布里渊光频域分析(BOFDA)技术和基于布里渊光栅的传感技术。其中在岩土工程领域和结构物健康监测领域应用较为广泛的为基于布里渊光时域反射(BOTDR)技术和布里渊光时域分析(BOTDA)技术。布里渊散射光的频移变化与光纤所受的轴向应变以及环境温度之间存在线性关系,通过测量布里渊频移量,就可以得到光纤的轴向应变和环境温度，计算公式如下：其中：

ν(ε，Τ)是光纤应变为ε，温度为Τ时的布里渊频移值

为应变系数

为温度系数

光纤应变系数标定常规方法包括三种，分别是：等强度梁法、定滑轮法和定点拉伸法；光纤温度系数的标定方法，一般采用恒温水浴/油浴法。传统标定设备中这两个参数的标定都是分开进行，但是由于光纤加工工艺及护套等的影响其在不同的温度环境下，应变系数可能会发生变化，这对于一些特殊工作环境下的光纤应变测量而言非常重要，因此对于光纤标定不仅要标定温度系数和常温下的应变系数，还需要标定光纤不同温度下的应变系数，以使测量结果更精确，但目前并没有相关设备可以实现上述目的。

发明内容

有鉴于此，本发明的实施例提供了一种全分布式光纤不同温度下应变系数标定装置。

本发明的实施例提供一种全分布式光纤不同温度下应变系数标定装置，包括实验台、液压拉伸机构和光纤夹具，所述液压拉伸机构包括下部的滑台和上部的滑块，所述滑台固定于所述实验台上，所述光纤夹具包括用于夹紧光纤的相对设置的第一夹具和第二夹具，所述第一夹具固定于所述滑块上，所述第二夹具固定于所述实验台上，所述标定装置还包括具有水温调节器的浴槽和位移测量机构，所述浴槽固定于所述实验台上所述第一夹具与所述第二夹具之间，所述位移测量机构包括滑轨、第一防水位移计、第二防水位移计、第一被动滑块和第二滑被动滑块，所述滑轨固定于所述浴槽内且位于所述第一夹具与所述第二夹具连线上，所述滑轨的两端分别固定着所述第一防水位移计和所述第二防水位移计，所述滑轨上靠近所第一防水位移计还安装着用于夹紧所述光纤的第一被动滑块，所述滑轨上靠近所述第二防水位移计安装着用于夹紧所述光纤的第二被动滑块，所述液压拉伸机构工作时，所述滑块沿着所述滑台滑动从而拉伸所述光纤向着远离所述浴槽方向运动，所述第一被动滑块和所述第二被动滑块均与所述光纤同步运动。

进一步地，所述浴槽的形状为长方体，所述浴槽与所述滑轨平行的两侧面均为透明钢化玻璃或有机玻璃。

进一步地，所述浴槽相对两侧面所述光纤穿过处分别安转着第一防水孔塞和第二防水孔塞，所述第一防水孔塞靠近所述第一防水位移计且距离大于1/2 个空间分辨率，所述第二防水孔塞靠近所述第二防水位移计且距离大于1/2个空间分辨率。