一种高温结构温度和应变的同时测试方法及标定装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种高温结构温度和应变的同时测试方法及标定装置，装置包括加热源温度控制系统、加热源、隔热环境舱、热电偶、数据采集仪、实验平台、耐高温托架、光纤光栅、光纤光栅解调仪和计算机，热电偶与数据采集仪电信号连接，光纤光栅和光纤光栅解调仪电信号连接，加热源温度控制系统与辐射加热源电信号连接；方法首先测出未封装的裸光纤返回信号随温度变化规律，再测试光纤封装于不同材料时相应的应变传递系数，一个光栅用高温粘接剂封装，另一个光栅固定在材料表面只传感材料温度。通过光纤光栅解调仪得到两个返回波长信号，进行信号解耦，实现材料温度和应变的测量。本发明具有抗电磁干扰能力强、复用能力强、传输距离远的特点。
【专利说明】一种高温结构温度和应变的同时测试方法及标定装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及的是一种高温结构温度和应变的同时测试方法及标定装置。
【背景技术】
[0002]飞行器在飞行过程中，受到热力载荷联合作用，实时监测结构热力响应，需要进行温度和应变的同时测试。此外，结构在高温环境下进行试验时也需要测试温度和应变。目前，温度和应变的测试往往是分开进行的。温度测试方法主要是接触式的热电偶和非接触的单、双比色高温计等。而高温应变测试也分为接触式和非接触式两种:接触式应变传感器主要有应变计、光栅传感器、电容或电感传感器等；非接触式应变测试法主要有数字图像相关法、高温云纹法、相干梯度敏感法等。光纤光栅传感器能够感应温度和应变变化，同时还具有抗电磁干扰能力强、尺寸小、耐腐蚀性好、复用能力强、传输距离远等特点，在结构健康监测中被广泛应用。然而，高温条件下，光纤光栅传感器如何封装在结构表面，以及返回信号如何将温度和应变分别解耦是高温结构温度应变同时测试的关键所在。
【发明内容】
[0003]针对高温条件下光纤光栅传感器应用的难题，本发明的目的在于提供了一种高温结构温度和应变的同时测试方法及标定装置，将高温光纤光栅传感器封装在被测材料表面，根据不同被测材料对光纤光栅传感器进行标定，实现材料温度和应变同时测量。
[0004]本发明的目的是这样实现的:一种高温结构同时测试温度和应变的标定装置，包括加热源温度控制系统、加热源、隔热环境舱、热电偶、数据采集仪、实验平台、耐高温托架、光纤光栅、光纤光栅解调仪和计算机，热电偶与数据采集仪电信号连接，光纤光栅和光纤光栅解调仪电信号连接，加热源温度控制系统与辐射加热源电信号连接，计算机分别与加热源温度控制系统、数据采集仪、光纤光栅解调仪电信号连接；隔热环境舱放置在实验平台上，隔热环境舱内部下方设置耐高温托架，隔热环境舱内部上方是辐射加热源，光纤光栅穿过隔热环境舱的一侧置于耐高温托架上，热电偶穿过隔热环境舱的另外一侧置于光纤光栅上；加热源温度控制系统控制加热源的温度，光纤光栅传感温度应变信号返回到光纤光栅解调仪中，热电偶测试光纤光栅处的温度通过数据采集仪记录，由计算机进行温度控制和数据整合。
[0005]本发明还具有如下技术特征:
[0006]1、所述热电偶为K型铠装热电偶。
[0007]2、一种使用如上所述的一种高温结构同时测试温度和应变的标定装置得出的一种高温结构同时测试温度和应变的方法，包括如下步骤:
[0008]第一步，将未封装的光纤光栅放入隔热环境舱，调整热源温度控制系统使得温度从室温缓慢升到1000°c，通过数据采集仪和光纤光栅解调仪实时记录温度和光栅返回波长信号，测出不同温度对应的波长，对得到的数据利用公式[0009]
【权利要求】
1.一种高温结构同时测试温度和应变的标定装置，包括加热源温度控制系统、加热源、隔热环境舱、热电偶、数据采集仪、实验平台、耐高温托架、光纤光栅、光纤光栅解调仪和计算机，其特征在于:热电偶与数据采集仪电信号连接，光纤光栅和光纤光栅解调仪电信号连接，加热源温度控制系统与辐射加热源电信号连接，计算机分别与加热源温度控制系统、数据采集仪、光纤光栅解调仪电信号连接；隔热环境舱放置在实验平台上，隔热环境舱内部下方设置耐高温托架，隔热环境舱内部上方是福射加热源，光纤光栅穿过隔热环境舱的一侧置于耐高温托架上，热电偶穿过隔热环境舱的另外一侧置于光纤光栅上；加热源温度控制系统控制加热源的温度，光纤光栅传感温度应变信号返回到光纤光栅解调仪中，热电偶测试光纤光栅处的温度通过数据采集仪记录，由计算机进行温度控制和数据整合。
2.如权利要求1所述的一种高温结构温度和应变的标定装置，其特征在于:所述热电偶为K型铠装热电偶。
3.一种使用如权利要求1或2所述的一种高温结构同时测试温度和应变的标定装置得出的一种高温结构同时测试温度和应变的方法，其特征在于，包括如下步骤: 第一步，将未封装的光纤光栅放入隔热环境舱，调整热源温度控制系统使得温度从室温缓慢升到1000°c，通过数据采集仪和光纤光栅解调仪实时记录温度和光栅返回波长信号，测出不同温度对应的波长，对得到的数据利用公式
4.根据权利要求3所述的一种高温结构温度和应变的标定方法，其特征在于:所述的粘接剂在选择时应该注意线膨胀系数与基底材料、弹性体材料保持在一个量级的同时具有便于涂覆的流动性。
【文档编号】G01D21/02GK103575331SQ201310498677
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年10月16日 优先权日:2013年10月16日
【发明者】解维华, 霍施宇, 孟松鹤, 金华, 徐凯, 矫利闯 申请人:哈尔滨工业大学