[发明专利]一种光纤式结冰传感器的快速标定方法

说明书

本发明公开了一种光纤式结冰传感器的快速标定方法，包括：在结冰环境中，测得标准光纤式结冰传感器在不同冰层厚度环境下对应的光电响应值X，拟合得到冰层厚度值Y与光电响应值X的函数关系式Y＝f(X)；在非结冰环境中测得标准光纤式结冰传感器的光电响应值X对应的距离H，得到光电响应值X列表对应的距离H列表；测得距离H_R等于距离H时待测光纤式结冰传感器的光电响应值X_R，得到距离H_R列表对应的光电响应值X_R列表；拟合得到标准光纤式结冰传感器的光电响应值X与待测光纤式结冰传感器的光电响应值X_R的函数关系式X＝f(X_R)。本快速标定方法解决了直接标定方法导致的标定误差问题，且减少了标定工作量，提高了标定效率。

技术领域

本发明属于传感器标定技术领域，具体涉及一种光纤式结冰传感器的快速标定方法。

背景技术

结冰传感器是一种可及时直接或间接的探知物体表面结冰信息，将信息传递到控制器或者直接报警的传感器，为监测结冰、及时采取相应措施降低结冰造成的损失提供依据，减小结冰危害。目前，结冰传感器种类众多，其中光纤式结冰传感器因结构简单、灵敏度和精度高、固有的安全性好、抗电磁干扰强、高绝缘强度、耐腐蚀等优点，越来越受到广泛的重视和应用。

光纤式结冰传感器的标定是其应用不可缺少的工作。在实际应用中，我们希望通过光纤式结冰传感器检测的光电响应值，得到传感器检测面的结冰厚度。而在光纤式结冰传感器在未经过标定时，得到的是一系列无意义的光电响应值，无法与探测面结冰厚度建立联系，标定的作用就是通过测量得到若干冰厚以及对应光电响应值，将若干冰厚以及对应光电响应值进行数据分析处理，得到冰厚与光电响应值的关系。在实际应用时，检测到光电响应值，通过标定得到的冰厚与光电响应值的关系，可反推得知探测面的结冰厚度。在光纤式结冰传感器在实际生产加工中，由于加工精度、光纤丝断裂和分布不均匀等限制，每个光纤式结冰传感器的光反应特性会有所差异，无法保证其一致性，所以对每个传感器都应该进行标定。

现有的光纤式结冰传感器标定方法通常采用直接标定方法，直接标定方法是将光纤式结冰传感器置于模拟的结冰环境中，模拟结冰环境时需在传感器表面通过多次喷射或者冷冻方式产生不同厚度的冰层，每喷射或冷冻一次，都需测量冰层实际厚度并记录对应的光电响应值，以此得到不同冰层厚度对应的光电响应值，通过冰层厚度与传感器的光电响应值建立函数关系式以实现标定。采用上述直接标定方法来标定光纤式结冰传感器，操作复杂，耗时很长，标定一个传感器甚至有可能需要数天时间，一方面，模拟结冰环境对试验设备要求很高，如结冰风洞等试验设备费用非常昂贵；另一方面，标定时由于每次喷射或者冷冻形成的冰层晶状体差异，会导致传感器的光学响应有一定差异，从而引入标定误差。在传感器批量生产时，如采用上述方法来标定传感器，成本高，效率低，可操作性差。

发明内容

本发明提供一种光纤式结冰传感器的快速标定方法，以解决上述问题。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种光纤式结冰传感器的快速标定方法，包括以下步骤：

步骤一，采用直接标定方法标定标准光纤式结冰传感器，在结冰环境中，测得标准光纤式结冰传感器在不同冰层厚度环境下对应的光电响应值X，拟合得到冰层厚度值Y与光电响应值X的函数关系式Y＝f(X)；

步骤二，将步骤一测得的标准光纤式结冰传感器的最大光电响应值Xmax作为区间最大值，在[0，Xmax]区间内取若干光电响应值，得到光电响应值X列表；

步骤三，将步骤一所述的标准光纤式结冰传感器置于非结冰环境中的标定装置上，设标准光纤式结冰传感器探测面与标定装置的标定工件的距离为H，将步骤二得到的光电响应值X列表作为参照值，调节距离H，测得标准光纤式结冰传感器的光电响应值X对应的距离H，得到光电响应值X列表对应的距离H列表；