[发明专利]低温环境中光纤光栅温度传感器温度标定装置和标定方法

权利要求书

1.一种低温环境中光纤光栅温度传感器标定装置，其特征在于，包括：

筒体，为上端开口、下端封闭的形式，在所述筒体内填充有低温介质；

盖板，安装在所述筒体的上端，以封堵筒体的开口，在盖板上设置有用于充入低温介质的进液口，并且，在盖板上还设置有排气口和对筒体内抽真空的抽真空口，所述排气口和抽真空口共用一根管道插入筒体内；

等温块，浸没在所述低温介质内，在所述等温块上设置有铂电阻和多个光纤光栅，其中，铂电阻和各光纤光栅设置在等温线上，各光纤光栅通过光纤串接在一起；

引线管，穿透盖板延伸入筒体内，端部的光纤光栅通过光信号输入反射光纤经引线管穿出到筒体外，铂电阻通过铂电阻温度信号线经引线管穿出到筒体外；

加热块，设置在所述引线管的外壁上，加热块随引线管上下移动，用以调节加热块与等温块的距离，在引线管内还穿设有为加热块提供电能的加热块电源线；

标定模块，标定模块与筒体外的光信号输入反射光纤、铂电阻温度信号线连接，并根据获取信号得到铂电阻温度和各光纤光栅的温度。

2.如权利要求1所述的低温环境中光纤光栅温度传感器标定装置，其特征在于，标定模块采用以下公式来计算温度变化量，

λ_B＝2n_eff·Λ

其中，波长λ_B是入射光通过光纤光栅时反射峰值波长；

n_eff为纤芯有效折射率；

Λ为光栅周期，

波长漂移量与温度变化的关系式为：

Δλ_B/λ_B＝(X+Y)·ΔT

其中，λ_B为反射峰值波长；

X为光纤热光系数；

Y为光纤热膨胀系数；

ΔT为温度变化量。

3.如权利要求1所述的低温环境中光纤光栅温度传感器标定装置，其特征在于，所述筒体的筒壁和底面由双层不锈钢恒温器构成。

4.如权利要求1所述的低温环境中光纤光栅温度传感器标定装置，其特征在于，所述等温块设置在由绝热材料构成的支撑架上。

5.如权利要求1所述的低温环境中光纤光栅温度传感器标定装置，其特征在于，加热块与等温块均与筒体同轴设置。

6.如权利要求1所述的低温环境中光纤光栅温度传感器标定装置，其特征在于，还设置有锁紧套，在盖板上设置有中心孔，所述锁紧套套设在盖板上的中心孔内，引线管通过锁紧套穿入筒体内，在锁紧套的侧壁上设置有螺纹，通过螺栓旋入来固定引线管。

7.如权利要求1所述的低温环境中光纤光栅温度传感器标定装置，其特征在于，铂电阻和光纤光栅采用粘接的方式固定在等温块的上表面。

8.如权利要求1所述的低温环境中光纤光栅温度传感器标定装置，其特征在于，所述低温介质是液氮。

9.一种低温环境中光纤光栅温度传感器标定方法，其特征在于，

利用权利要求1至8中任一项所述的低温环境中光纤光栅温度传感器标定装置进行以下操作：

将铂电阻与待测的光纤光栅固定在等温块的同一条等温线上，并将等温块放置在筒体内；

用盖板封闭筒体的开口，通过进液口补充低温介质，使低温介质淹没等温块上的铂电阻和光纤光栅；

待标定装置达到热平衡后，对每个光纤光栅与铂电阻进行温度初始化标定；

对筒体内进行多次的加热和抽真空降温操作，在每次温度变化后，对每个光纤光栅与铂电阻的温度进行比较，进而对每个光纤光栅进行温度标定。