本發(fā)明涉及光電測量器件領(lǐng)域，尤其涉及光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定方法、裝置和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

光纖光柵傳感器(Fiber Bragg Grating Sensor)是利用布拉格光纖光柵的波長對溫度和應(yīng)變等物理量的敏感特性而制成的一種光纖傳感器。與傳統(tǒng)的光纖傳感器相比，光纖光柵傳感器將被測信息轉(zhuǎn)化為共振波長的移動，即采用波長調(diào)制方式來獲取傳感信息。由于光纖光柵傳感器的高靈敏、高精度、高穩(wěn)定性及較強(qiáng)的抗電磁干擾能力，光纖光柵傳感器在航空航天、土木工程、復(fù)合材料、石油化工等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

隨著光纖光柵傳感器需求量日益增大，對測量精度要求也日益提高。例如，現(xiàn)有的標(biāo)定光纖光柵應(yīng)變傳感器的方法通常需要將待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器粘貼在某一樣件表面，然后對待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器施加拉力，獲取光纖光柵應(yīng)變傳感器在不同檢測點的工作狀態(tài)的輸出波長值和拉力示值，通過運算得到待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器的輸出波長與應(yīng)力的關(guān)系。

待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器在標(biāo)定過程中由于受力發(fā)生形變，標(biāo)定完成后已經(jīng)不能正常使用。因此，通常情況下采取一定比例對光纖光柵應(yīng)變傳感器進(jìn)行抽樣標(biāo)定。由于傳感器個體差異的存在，抽樣標(biāo)定系數(shù)存在偏差，無法保證測量精度，且被抽樣傳感器標(biāo)定后無法再次使用，造成浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明實施例提供光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定方法、裝置和系統(tǒng)，采用光纖光柵溫度傳感器間接對光纖光柵應(yīng)變傳感器進(jìn)行標(biāo)定，標(biāo)定過程不破壞傳感器，實現(xiàn)對每個光纖光柵應(yīng)變傳感器單獨標(biāo)定，免除個體差異帶來誤差。

根據(jù)本發(fā)明實施例的一方面，提供一種光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定方法，包括：獲取已標(biāo)定的光纖光柵溫度傳感器的波長與拉伸變形量的函數(shù)關(guān)系；獲取預(yù)設(shè)標(biāo)定環(huán)境中待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器與光纖光柵溫度傳感器間波長的函數(shù)關(guān)系；通過光纖光柵溫度傳感器的波長與拉伸變形量的函數(shù)關(guān)系，以及待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器與光纖光柵溫度傳感器間波長的函數(shù)關(guān)系，計算光纖光柵應(yīng)變傳感器的波長與拉伸變形量的函數(shù)關(guān)系，標(biāo)定光纖光柵應(yīng)變傳感器的靈敏度系數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明實施例的另一方面，提供一種光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定裝置，包括：形變關(guān)系獲取模塊，用于獲取已標(biāo)定的光纖光柵溫度傳感器的波長與拉伸變形量的函數(shù)關(guān)系；波長關(guān)系獲取模塊，用于獲取預(yù)設(shè)標(biāo)定環(huán)境中待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器與光纖光柵溫度傳感器間波長的函數(shù)關(guān)系；參數(shù)標(biāo)定模塊，用于通過光纖光柵溫度傳感器的波長與拉伸變形量的函數(shù)關(guān)系，以及待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器與光纖光柵溫度傳感器間波長的函數(shù)關(guān)系，計算光纖光柵應(yīng)變傳感器的波長與拉伸變形量的函數(shù)關(guān)系，標(biāo)定光纖光柵應(yīng)變傳感器的靈敏度系數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明實施例的再一方面，提供一種光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定系統(tǒng)，包括：存儲器，用于存儲程序；處理器，用于運行存儲器中存儲的程序，以執(zhí)行以下步驟：獲取已標(biāo)定的光纖光柵溫度傳感器的波長與拉伸變形量的函數(shù)關(guān)系；獲取預(yù)設(shè)標(biāo)定環(huán)境中待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器與光纖光柵溫度傳感器間波長的函數(shù)關(guān)系；通過光纖光柵溫度傳感器的波長與拉伸變形量的函數(shù)關(guān)系，以及待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器與光纖光柵溫度傳感器間波長的函數(shù)關(guān)系，計算光纖光柵應(yīng)變傳感器的波長與拉伸變形量的函數(shù)關(guān)系，標(biāo)定光纖光柵應(yīng)變傳感器的靈敏度系數(shù)；顯示器，用于顯示光纖光柵應(yīng)變傳感器的靈敏度系數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明實施例中的光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定方法、裝置和系統(tǒng)，使用一個光纖光柵溫度傳感器間接標(biāo)定其他光纖光柵應(yīng)變傳感器，簡單易操作，利于工業(yè)化批量使用，標(biāo)定過程不會破壞傳感器，可以實現(xiàn)對每個光纖光柵應(yīng)變傳感器快速無損的標(biāo)定。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例的技術(shù)方案，下面將對本發(fā)明實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定方法的流程圖；

圖2是圖1中獲取光纖光柵溫度傳感器的波長與拉伸變形量的函數(shù)關(guān)系的詳細(xì)的流程圖；

圖3是圖1中獲取光纖光柵應(yīng)變傳感器與光纖光柵溫度傳感器間波長的函數(shù)關(guān)系的詳細(xì)的流程圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明一實施例的光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是圖4中形變關(guān)系獲取模塊的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是圖4中波長關(guān)系獲取模塊的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是示出了實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明實施例的光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定方法和裝置的光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定系統(tǒng)的示例性硬件架構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。

在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標(biāo)記，標(biāo)記說明如下：

410-形變關(guān)系獲取模塊；420-波長關(guān)系獲取模塊；430-參數(shù)標(biāo)定模塊；

411-形變量和波長值獲取單元；412-形變函數(shù)解算單元；

421-波長值獲取單元；422-波長函數(shù)解算單元；

700-光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定系統(tǒng)；701-輸入設(shè)備；702-輸入接口；703-中央處理器；704-存儲器；705-輸出接口；706-輸出設(shè)備；710-總線。

具體實施方式

下面將詳細(xì)描述本發(fā)明的各個方面的特征和示例性實施例，為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)描述。應(yīng)理解，此處所描述的具體實施例僅被配置為解釋本發(fā)明，并不被配置為限定本發(fā)明。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以在不需要這些具體細(xì)節(jié)中的一些細(xì)節(jié)的情況下實施。下面對實施例的描述僅僅是為了通過示出本發(fā)明的示例來提供對本發(fā)明更好的理解。

需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

在本發(fā)明實施例中，光纖光柵傳感器在工作時，溫度或應(yīng)變等物理量的變化與所導(dǎo)致的柵距變化呈線性關(guān)系，光柵反射波長隨柵距變化而線性變化。具體地，光纖光柵反射光的中心波長取決于光柵的條紋間距，而光柵的條紋間距取決于溫度或施加的應(yīng)變。利用光纖光柵對溫度和應(yīng)變敏感的特性，對光柵進(jìn)行一定的封裝，即可測量使光纖光柵產(chǎn)生形變的物理量，例如溫度、應(yīng)變、壓力、位移、加速度等。

在科學(xué)測量中，標(biāo)定是一個不容忽視的重要步驟。標(biāo)定是指利用標(biāo)準(zhǔn)的計量儀器對所使用的儀器的精度進(jìn)行檢測，確定所使用儀器的輸入量和輸出量間的關(guān)系。在本發(fā)明實施例中，對光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定是利用標(biāo)準(zhǔn)的光纖光柵溫度傳感器對待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器的精度進(jìn)行檢測，確定待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器的輸入量和輸出量間的關(guān)系。

為了更好的理解本發(fā)明，下面將結(jié)合附圖，詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明實施例的光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定方法、裝置和系統(tǒng)，應(yīng)注意，這些實施例并不是用來限制本發(fā)明公開的范圍。

圖1是示出根據(jù)本發(fā)明實施例的光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定方法的流程圖。如圖1所示，本實施例中的光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定方法100包括以下步驟：

步驟S110，獲取已標(biāo)定的光纖光柵溫度傳感器的波長與拉伸變形量的函數(shù)關(guān)系。

步驟S120，獲取預(yù)設(shè)標(biāo)定環(huán)境中待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器與已標(biāo)定的光纖光柵溫度傳感器間波長的函數(shù)關(guān)系。

步驟S130，通過光纖光柵溫度傳感器的波長與拉伸變形量的函數(shù)關(guān)系，以及光纖光柵應(yīng)變傳感器與光纖光柵溫度傳感器間波長的函數(shù)關(guān)系，計算光纖光柵應(yīng)變傳感器的波長與拉伸變形量的函數(shù)關(guān)系，標(biāo)定光纖光柵應(yīng)變傳感器的靈敏度系數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明實施例的光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定方法，將已標(biāo)定的光纖光柵溫度傳感器作為標(biāo)準(zhǔn)源，獲取光纖光柵溫度傳感器的波長與拉伸變形量的關(guān)系式，并獲取標(biāo)定環(huán)境的溫度變化時，已標(biāo)定的光纖光柵溫度傳感器的波長與待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器的波長之間波長的函數(shù)關(guān)系的關(guān)系式，通過以上兩個關(guān)系式可以計算得到待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器的波長與拉伸變形量的函數(shù)關(guān)系，從而得到待標(biāo)定傳感器的靈敏度系數(shù)。

圖2是圖1中獲取已標(biāo)定的光纖光柵溫度傳感器的波長與拉伸變形量的函數(shù)關(guān)系的詳細(xì)的流程圖，圖2與圖1相同或等同的步驟使用相同的標(biāo)號。如圖2所示，步驟S110具體可以包括：

步驟S111，在已標(biāo)定的光纖光柵溫度傳感器的量程內(nèi)拉伸光纖光柵溫度傳感器，獲取拉伸過程中光纖光柵溫度傳感器在不同測點處的拉伸變形量和與拉伸變形量對應(yīng)的波長。

步驟S112，基于不同測點處的拉伸變形量和與拉伸變形量對應(yīng)的波長，計算光纖光柵溫度傳感器的波長與拉伸變形量的函數(shù)關(guān)系。

在步驟S111中，對光纖光柵應(yīng)變傳感器進(jìn)行標(biāo)定的光纖光柵溫度傳感器本身的準(zhǔn)確度是符合標(biāo)準(zhǔn)的，即作為標(biāo)準(zhǔn)源的光纖光柵溫度傳感器是已經(jīng)被標(biāo)定的，從而保障所使用的光纖光柵應(yīng)變傳感器被標(biāo)定后的精度。

為了便于理解，下面詳細(xì)介紹如何在已標(biāo)定的光纖光柵溫度傳感器的量程內(nèi)拉伸該光纖光柵溫度傳感器，并獲取拉伸過程中光纖光柵溫度傳感器在不同測點處的拉伸變形量和與拉伸變形量對應(yīng)的波長的過程。

在一些實施例中，將光纖光柵溫度傳感器固定在標(biāo)準(zhǔn)拉力試驗工件中心，光纖光柵溫度傳感器變形方向與萬能拉伸機(jī)被拉伸方向重合。使用萬能拉伸機(jī)在光纖光柵溫度傳感器的量程內(nèi)拉伸該光纖光柵溫度傳感器，在拉伸過程中選定不同測點，并在選定的不同側(cè)點處分別記錄光纖光柵溫度傳感器的拉伸變形量，并使用光纖光柵解調(diào)儀記錄光纖光柵溫度傳感器的與拉伸變形量對應(yīng)的波長。

在該實施例中，光纖光柵溫度傳感器的量程的單位為με，表示微應(yīng)變；萬能拉伸機(jī)記錄的光纖光柵溫度傳感器的拉伸變形量的單位為pm，表示皮米，即一米的一萬億分之一。并且，為了保障光纖光柵溫度傳感器在不同測點處測得的拉伸變形量和與拉伸變形量對應(yīng)的波長的數(shù)據(jù)精度，上述實施例中涉及的萬能拉伸機(jī)為經(jīng)過標(biāo)定的設(shè)備。

在一些實施例中，在拉伸過程中記錄選定的不同測點的數(shù)量為兩個或兩個以上，也就是說，需要使用萬能拉伸機(jī)至少在兩個不同測點處記錄光纖光柵溫度傳感器的拉伸變形量和對應(yīng)的波長值。

在一些實施例中，步驟S112具體可以包括以下步驟：

步驟S112-1，構(gòu)建光纖光柵溫度傳感器的波長與拉伸變形量的第一線性函數(shù)關(guān)系表達(dá)式。

具體地，第一線性函數(shù)關(guān)系表達(dá)式為x＝k₁L+b，其中，L為光纖光柵溫度傳感器的拉伸變形量，x為光纖光柵溫度傳感器的與拉伸變形量對應(yīng)的波長，k₁為第一線性系數(shù)且k₁≠0，b為第一常數(shù)項系數(shù)。

步驟S112-2，獲取兩個不同測點中每個測點處的拉伸變形量和與拉伸變形量對應(yīng)的波長。

步驟S112-3，根據(jù)每個測點處的拉伸變形量和與拉伸變形量對應(yīng)的波長，計算第一線性函數(shù)關(guān)系表達(dá)式的第一線性系數(shù)與第一常數(shù)項系數(shù)，得到光纖光柵溫度傳感器的波長與拉伸變形量的函數(shù)關(guān)系。

作為一個示例，在測點1獲得拉伸變形量L₁和與拉伸變形量L₁對應(yīng)的波長x₁，以及在測點2獲得拉伸變形量L₂和與拉伸變形量L₂對應(yīng)的波長x₂，根據(jù)L₁、x₁、L₂以及x₂求解第一線性函數(shù)關(guān)系表達(dá)式x＝k₁L+b，得到k₁和b的取值，從而確定光纖光柵溫度傳感器的拉伸變形量和波長的函數(shù)關(guān)系。

由于上述實施例中對光纖光柵溫度傳感器的拉伸變形量和波長的函數(shù)關(guān)系的建立過程不會對光纖光柵溫度傳感器造成損害，在獲取已標(biāo)定的光纖光柵溫度傳感器在不同測點處的拉伸變形量和與拉伸變形量對應(yīng)的波長之后，可以將光纖光柵溫度傳感器從標(biāo)準(zhǔn)拉力試驗工件中心拆下，裝入光纖光柵標(biāo)定儀或固定在光纖光柵標(biāo)定儀中，在不更換光纖光柵溫度傳感器的情況下，可多次用于后續(xù)對其他光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定。

圖3是圖1中獲取光纖光柵應(yīng)變傳感器與光纖光柵溫度傳感器間波長的函數(shù)關(guān)系的詳細(xì)的流程圖，圖3與圖1相同或等同的步驟使用相同的標(biāo)號。如圖3所示，步驟S120具體可以包括：

步驟S121，調(diào)節(jié)待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器和已標(biāo)定的光纖光柵溫度傳感器所在標(biāo)定環(huán)境的溫度，獲取不同溫度值對應(yīng)的光纖光柵應(yīng)變傳感器的波長和光纖光柵溫度傳感器的波長。

步驟S122，基于不同溫度值對應(yīng)的光纖光柵應(yīng)變傳感器的波長和光纖光柵溫度傳感器的波長，計算光纖光柵應(yīng)變傳感器和光纖光柵溫度傳感器間波長的函數(shù)關(guān)系。

在步驟S121中，標(biāo)定環(huán)境可以是光纖光柵傳感器標(biāo)定儀，本發(fā)明實施例中的光纖光柵傳感器標(biāo)定儀可以包括電池或電源，加熱板，傳感器支架及外殼。

將待標(biāo)定光纖光柵應(yīng)變傳感器和已標(biāo)定的光纖光柵溫度傳感器放入標(biāo)定儀中，并在待標(biāo)定光纖光柵應(yīng)變傳感器和已標(biāo)定光纖光柵溫度傳感器的使用溫度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)標(biāo)定儀中的溫度變化，記錄不同溫度值時對應(yīng)的光纖光柵溫度傳感器波長和光纖光柵應(yīng)變傳感器波長。

在一些實施例中，在溫度調(diào)節(jié)過程中記錄選定的不同溫度值的數(shù)量為兩個或兩個以上。也就是說，需要記錄至少在兩個不同溫度值時光纖光柵溫度傳感器的波長x和光纖光柵應(yīng)變傳感器的波長y。

在一些實施例中，步驟S122具體可以包括以下步驟：

步驟S122-1，構(gòu)建光纖光柵應(yīng)變傳感器的波長和光纖光柵溫度傳感器的波長的第二線性函數(shù)關(guān)系表達(dá)式。

具體地，第二線性函數(shù)關(guān)系表達(dá)式為y＝k₂x+c，其中，x為獲取的溫度值對應(yīng)的光纖光柵溫度傳感器的波長，y為獲取的溫度值對應(yīng)的光纖光柵應(yīng)變傳感器的波長，k₂為第二線性系數(shù)且k₂≠0，c為第二常數(shù)項系數(shù)。

步驟S122-2，獲取兩個溫度值中每個溫度值對應(yīng)的光纖光柵應(yīng)變傳感器的波長和光纖光柵溫度傳感器的波長。

步驟S122-3，根據(jù)每個溫度值對應(yīng)的光纖光柵應(yīng)變傳感器的波長和光纖光柵溫度傳感器的波長，計算第二線性函數(shù)關(guān)系表達(dá)式的第二線性系數(shù)與第二常數(shù)項系數(shù)，得到光纖光柵應(yīng)變傳感器和光纖光柵溫度傳感器間波長的函數(shù)關(guān)系。

作為一個示例，記錄標(biāo)定儀中的溫度為第一溫度值時光纖光柵溫度傳感器的波長x₁和光纖光柵應(yīng)變傳感器波長y₁，調(diào)節(jié)標(biāo)定儀中的溫度，記錄標(biāo)定儀中的溫度為第二溫度值時光纖光柵溫度傳感器的波長x₂和光纖光柵應(yīng)變傳感器波長y₂，根據(jù)x₁、y₁、x₂以及y₂求解第二線性函數(shù)關(guān)系表達(dá)式y(tǒng)＝k₂x+c，得到k₂和c的取值，從而確定光纖光柵應(yīng)變傳感器的波長和光纖光柵溫度傳感器的波長之間的波長的函數(shù)關(guān)系。

在步驟S130中，將上述實施例中確定的光纖光柵溫度傳感器的波長與拉伸變形量的函數(shù)關(guān)系x＝k₁L+b，代入本發(fā)明實施例中待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器與光纖光柵溫度傳感器間波長的函數(shù)關(guān)系y＝k₂x+c，得到待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器波長y與拉伸變形量L的函數(shù)關(guān)系y＝k₂k₁L+k₂b+c，其中k₂k₁為待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器的靈敏度系數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明實施例提供的光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定方法，利用光纖光柵溫度傳感器間接標(biāo)定其他光纖光柵應(yīng)變傳感器，從步驟S121中的標(biāo)定環(huán)境可知，作為標(biāo)準(zhǔn)源的光纖光柵溫度傳感器在不更換的情況下可多次用于標(biāo)定其他光纖光柵應(yīng)變傳感器，利于工業(yè)化批量使用。由于標(biāo)定過程中沒有改變待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器的受力狀態(tài)，不會對待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器造成破壞，因此可以對待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器進(jìn)行單獨標(biāo)定，避免對光纖光柵應(yīng)變傳感器抽樣標(biāo)定帶來的設(shè)備誤差，從而保障光纖光柵應(yīng)變傳感器的精度。

下面結(jié)合附圖，詳細(xì)介紹根據(jù)本發(fā)明實施例的光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定裝置。

圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例提供的光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖4所示，光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定裝置400包括：

形變關(guān)系獲取模塊410，用于獲取已標(biāo)定的光纖光柵溫度傳感器的波長與拉伸變形量的函數(shù)關(guān)系。

波長關(guān)系獲取模塊420，用于獲取預(yù)設(shè)標(biāo)定環(huán)境中待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器與光纖光柵溫度傳感器間波長的函數(shù)關(guān)系。

參數(shù)標(biāo)定模塊430，用于通過波長與拉伸變形量的函數(shù)關(guān)系和波長的函數(shù)關(guān)系，計算光纖光柵應(yīng)變傳感器的波長與拉伸變形量的函數(shù)關(guān)系，標(biāo)定光纖光柵應(yīng)變傳感器的靈敏度系數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明實施例的光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定裝置，采用光纖光柵溫度傳感器間接標(biāo)定光纖光柵應(yīng)變傳感器，標(biāo)定過程不損傷光纖光柵應(yīng)變傳感器，實現(xiàn)對光纖光柵應(yīng)變傳感器的快速無損標(biāo)定。

圖5是示出圖4中形變關(guān)系獲取模塊的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，形變關(guān)系獲取模塊410具體可以包括：

形變量和波長值獲取單元411，用于在光纖光柵溫度傳感器的量程內(nèi)拉伸光纖光柵溫度傳感器，獲取拉伸過程中光纖光柵溫度傳感器在不同測點處的拉伸變形量和與拉伸變形量對應(yīng)的波長。

形變函數(shù)解算單元412，用于基于不同測點處的拉伸變形量和與拉伸變形量對應(yīng)的波長，計算光纖光柵溫度傳感器的波長與拉伸變形量的函數(shù)關(guān)系。

在該實施例中，獲取已標(biāo)定的光纖光柵溫度傳感器的波長與拉伸變形量的關(guān)系，以及光纖光柵溫度傳感器的波長與待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器的波長之間波長的函數(shù)關(guān)系的關(guān)系式，為后續(xù)計算光纖光柵應(yīng)變傳感器的波長與拉伸變形量的函數(shù)關(guān)系提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。并且獲取這些數(shù)據(jù)的過程不會對待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器造成損壞，有利于提高標(biāo)定過程的可重復(fù)性和經(jīng)濟(jì)性。

作為可選實施例，形變量和波長值獲取單元411獲取不同測點處的拉伸變形量和與拉伸變形量對應(yīng)的波長時，獲取的不同測點的數(shù)量為兩個或兩個以上；并且形變函數(shù)解算單元412具體可以包括：

形變函數(shù)表達(dá)式構(gòu)建子單元，用于構(gòu)建光纖光柵溫度傳感器的波長與拉伸變形量的第一線性函數(shù)關(guān)系表達(dá)式。

具體地，第一線性函數(shù)關(guān)系表達(dá)式為x＝k₁L+b，其中，L為光纖光柵溫度傳感器的拉伸變形量，x為光纖光柵溫度傳感器的與拉伸變形量對應(yīng)的波長，k₁為第一線性系數(shù)且k₁≠0，b為第一常數(shù)項系數(shù)。

形變量和波長值獲取單元411還用于獲取兩個不同測點中每個測點處的拉伸變形量和與拉伸變形量對應(yīng)的波長。

形變函數(shù)解算單元412還用于根據(jù)每個測點處的拉伸變形量和與拉伸變形量對應(yīng)的波長，計算第一線性函數(shù)關(guān)系表達(dá)式的第一線性系數(shù)與第一常數(shù)項系數(shù)，得到光纖光柵溫度傳感器的波長與拉伸變形量的函數(shù)關(guān)系。

圖6是示出圖4中波長關(guān)系獲取模塊的詳細(xì)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖6所示，波長關(guān)系獲取模塊420具體可以包括：

波長值獲取單元421，用于調(diào)節(jié)待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器和光纖光柵溫度傳感器所在標(biāo)定環(huán)境的溫度，獲取不同溫度值對應(yīng)的光纖光柵應(yīng)變傳感器的波長和光纖光柵溫度傳感器的波長。

波長函數(shù)解算單元422，用于基于不同溫度值對應(yīng)的光纖光柵應(yīng)變傳感器的波長和光纖光柵溫度傳感器的波長，計算光纖光柵應(yīng)變傳感器和光纖光柵溫度傳感器間波長的函數(shù)關(guān)系。

作為可選實施例，波長值獲取單元421獲取不同溫度值對應(yīng)的光纖光柵應(yīng)變傳感器的波長和光纖光柵溫度傳感器的波長時，獲取的不同溫度值的數(shù)量為兩個或兩個以上，并且波長函數(shù)解算單元422具體可以包括：

波長函數(shù)表達(dá)式構(gòu)建子單元，用于構(gòu)建光纖光柵應(yīng)變傳感器的波長和光纖光柵溫度傳感器的波長的第二線性函數(shù)關(guān)系表達(dá)式。

具體地，第二線性函數(shù)關(guān)系表達(dá)式為y＝k₂x+c，其中，x為獲取的溫度值對應(yīng)的光纖光柵溫度傳感器的波長，y為獲取的溫度值對應(yīng)的光纖光柵應(yīng)變傳感器的波長，k₂為第二線性系數(shù)且k₂≠0，c為第二常數(shù)項系數(shù)。

波長值獲取單元421還用于獲取兩個溫度值中每個溫度值對應(yīng)的光纖光柵應(yīng)變傳感器的波長和光纖光柵溫度傳感器的波長。

波長函數(shù)解算單元422還用于根據(jù)每個溫度值對應(yīng)的光纖光柵應(yīng)變傳感器的波長和光纖光柵溫度傳感器的波長，計算第二線性函數(shù)關(guān)系表達(dá)式的第二線性系數(shù)與第二常數(shù)項系數(shù)，得到光纖光柵應(yīng)變傳感器和光纖光柵溫度傳感器間波長的函數(shù)關(guān)系。

在一些實施例中，參數(shù)標(biāo)定模塊430將形變關(guān)系獲取模塊410確定的光纖光柵溫度傳感器的波長與拉伸變形量的函數(shù)關(guān)系x＝k₁L+b，代入波長關(guān)系獲取模塊420確定的待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器與光纖光柵溫度傳感器間波長的函數(shù)關(guān)系y＝k₂x+c，即可得到待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器波長y與拉伸變形量L的函數(shù)關(guān)系y＝k₂k₁L+k₂b+c，其中k₂k₁即為待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器的靈敏度系數(shù)。

根據(jù)本發(fā)明實施例的光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定裝置，通過改變待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器所處環(huán)境溫度，而非受力狀態(tài)，從而使用已標(biāo)定的光纖光柵溫度傳感器間接標(biāo)定光纖光柵應(yīng)變傳感器，實現(xiàn)對光纖光柵應(yīng)變傳感器的快速無損標(biāo)定。

根據(jù)本發(fā)明實施例的光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定裝置的其他細(xì)節(jié)與以上圖1至圖3描述的光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定方法類似，在此不再贅述。

結(jié)合圖1至圖6描述的根據(jù)本發(fā)明實施例的光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定方法和裝置可以由可拆卸地或者固定地安裝在標(biāo)定儀上的光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定系統(tǒng)實現(xiàn)。圖7是示出能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)本發(fā)明實施例的光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定的方法和裝置的光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定系統(tǒng)的示例性硬件架構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。

如圖7所示，光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定系統(tǒng)700包括輸入設(shè)備701、輸入接口702、中央處理器703、存儲器704、輸出接口705、以及輸出設(shè)備706。其中，輸入接口702、中央處理器703、存儲器704、以及輸出接口705通過總線710相互連接，輸入設(shè)備701和輸出設(shè)備706分別通過輸入接口702和輸出接口705與總線710連接，進(jìn)而與光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定系統(tǒng)700的其他組件連接。

具體地，輸入設(shè)備701接收來自外部(例如，標(biāo)準(zhǔn)拉力試驗工件中心的萬能拉伸機(jī)和標(biāo)定系統(tǒng))的輸入信息，并通過輸入接口702將輸入信息傳送到中央處理器703；中央處理器703基于存儲器704中存儲的計算機(jī)可執(zhí)行指令對輸入信息進(jìn)行處理以生成輸出信息，將輸出信息臨時或者永久地存儲在存儲器704中，然后通過輸出接口705將輸出信息傳送到輸出設(shè)備706；輸出設(shè)備706將輸出信息輸出到光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定系統(tǒng)700的外部供用戶使用。

也就是說，圖7所示的光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定系統(tǒng)也可以被實現(xiàn)為包括：存儲有計算機(jī)可執(zhí)行指令的存儲器；以及處理器，該處理器在執(zhí)行計算機(jī)可執(zhí)行指令時可以實現(xiàn)結(jié)合圖1至圖6描述的光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定方法和裝置。這里，處理器可以與萬能拉伸機(jī)以及標(biāo)定系統(tǒng)通信，從而基于來自萬能拉伸機(jī)和/或標(biāo)定系統(tǒng)的相關(guān)信息執(zhí)行計算機(jī)可執(zhí)行指令，從而實現(xiàn)結(jié)合圖1至圖6描述的光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定方法和裝置。

在一個實施例中，圖7所示的光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定系統(tǒng)，可以被實現(xiàn)為包括：存儲器，用于存儲程序；處理器，用于運行存儲器中存儲的程序，以執(zhí)行以下步驟：獲取已標(biāo)定的光纖光柵溫度傳感器的波長與拉伸變形量的函數(shù)關(guān)系；獲取預(yù)設(shè)標(biāo)定環(huán)境中待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器與光纖光柵溫度傳感器間波長的函數(shù)關(guān)系；通過光纖光柵溫度傳感器的波長與拉伸變形量的函數(shù)關(guān)系，以及待標(biāo)定的光纖光柵應(yīng)變傳感器與光纖光柵溫度傳感器間波長的函數(shù)關(guān)系，計算光纖光柵應(yīng)變傳感器的波長與拉伸變形量的函數(shù)關(guān)系，標(biāo)定光纖光柵應(yīng)變傳感器的靈敏度系數(shù)；顯示器，用于顯示光纖光柵應(yīng)變傳感器的靈敏度系數(shù)。

通過本發(fā)明實施例的光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定系統(tǒng)，可以實現(xiàn)對光纖光柵應(yīng)變傳感器快速無損標(biāo)定。

綜上所述，在本發(fā)明的上述實施例中，詳細(xì)描述了光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定方法、裝置和系統(tǒng)，利用已標(biāo)定的光纖光柵溫度傳感器間接標(biāo)定光纖光柵應(yīng)變傳感器，在不損壞光纖光柵應(yīng)變傳感器的情況下確定光纖光柵應(yīng)變傳感器的輸入量與輸出量間的關(guān)系以及光纖光柵應(yīng)變傳感器的靈敏度系數(shù)。

在一些實施例中，本發(fā)明上述實施例所描述的光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定方法、裝置和系統(tǒng)，還可以對更多類型的光纖光柵傳感器進(jìn)行標(biāo)定，例如待標(biāo)定的光纖光柵溫度傳感器、光纖光柵位移傳感器、光纖光柵壓力傳感器、光纖光柵加速度傳感器等。

也就是說，利用待標(biāo)定的光纖光柵傳感器對溫度敏感的特性，本發(fā)明上述實施例中光纖光柵應(yīng)變傳感器的標(biāo)定方法、裝置和系統(tǒng)，可以得到更廣泛的應(yīng)用和保護(hù)。

需要明確的是，本發(fā)明并不局限于上文所描述并在圖中示出的特定配置和處理。為了簡明起見，這里省略了對已知方法的詳細(xì)描述。在上述實施例中，描述和示出了若干具體的步驟作為示例。但是，本發(fā)明的方法過程并不限于所描述和示出的具體步驟，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在領(lǐng)會本發(fā)明的精神后，作出各種改變、修改和添加，或者改變步驟之間的順序。

以上所述的結(jié)構(gòu)框圖中所示的功能塊可以實現(xiàn)為硬件、軟件、固件或者它們的組合。當(dāng)以硬件方式實現(xiàn)時，其可以例如是電子電路、專用集成電路(ASIC)、適當(dāng)?shù)墓碳?、插件、功能卡等等。?dāng)以軟件方式實現(xiàn)時，本發(fā)明的元素是被用于執(zhí)行所需任務(wù)的程序或者代碼段。程序或者代碼段可以存儲在機(jī)器可讀介質(zhì)中，或者通過載波中攜帶的數(shù)據(jù)信號在傳輸介質(zhì)或者通信鏈路上傳送。“機(jī)器可讀介質(zhì)”可以包括能夠存儲或傳輸信息的任何介質(zhì)。機(jī)器可讀介質(zhì)的例子包括電子電路、半導(dǎo)體存儲器設(shè)備、ROM、閃存、可擦除ROM(EROM)、軟盤、CD-ROM、光盤、硬盤、光纖介質(zhì)、射頻(RF)鏈路，等等。代碼段可以經(jīng)由諸如因特網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)等的計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)被下載。

還需要說明的是，本發(fā)明中提及的示例性實施例，基于一系列的步驟或者裝置描述一些方法或系統(tǒng)。但是，本發(fā)明不局限于上述步驟的順序，也就是說，可以按照實施例中提及的順序執(zhí)行步驟，也可以不同于實施例中的順序，或者若干步驟同時執(zhí)行。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員可以清楚地了解到，為了描述的方便和簡潔，上述描述的系統(tǒng)、模塊和單元的具體工作過程，可以參考前述方法實施例中的對應(yīng)過程，在此不再贅述。應(yīng)理解，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到各種等效的修改或替換，這些修改或替換都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。