一种光纤光栅传感器标定仪的制作方法

本发明涉及光纤光栅传感器技术领域，更具体地，涉及一种光纤光栅传感器标定仪。

背景技术：

光纤各保护层的剪切变形对结构应变具有衰减作用，因此需要对光纤的应变传递系数进行标定。而光纤在监测时会同时也会受到温度和角度的影响，需要对其温敏系数和角度系数进行标定。而其现有标定分布式光纤应变的设备多为科研团队自行制作的标定板和悬挂重物式的标定架，具有制作困难，操作繁琐，精确度低等缺点，较为笨重且功能较为单一，需要对其进行小型化，精确化；通常采用将光纤浸泡在水中，通过改变水温的方式进行其温度系数的标定，这种做法很不规范；而对光纤得到角度系数进行标定的仪器则较少，需要一种可以将温度、角度和应变标定等功能整合的光纤标定仪器。

技术实现要素：

本发明为克服上述现有技术所述的至少一种缺陷，提供一种光纤光栅传感器标定仪，能够同时进行光纤的温度标定、角度标定和应变标定，操作简单方便。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种光纤光栅传感器标定仪，包括底座、标定板、用于给标定板加热的温度标定机构、用于使光纤发生弯曲形变的角度标定机构以及用于使光纤发生弹性形变的应变标定机构；所述的标定板、温度标定机构、角度标定机构以及应变标定机构均设于底座上；在底座上设有光纤插口，待检测的光纤固定在标定板上，待检测的光纤与光纤插口连接，光纤插口的另一端与光纤解调仪连接。光纤插口的一端用于与待测光纤连接，另一端与连接至要使用的光纤解调仪上，可根据检测需要，搭配不同种类的解调仪；使用时，将光纤固定在标定板上，通过温度标定机构给标定板加热，从而给光纤加热，从而检测光纤的温敏系数；通过角度标定机构，使光纤发生一定的弯折，从而检测光纤的角度敏感系数；通过应变标定机构，使光纤发生应变形变，从而检测光纤的应变系数。本发明提供的标定仪，可同时实现角度、温度和应变系数的标定，操作简单，方便。

进一步的，在所述的底座上设有支撑柱，所述的标定板的一端固定在支撑柱上，另一端悬空。

进一步的，所述的温度标定机构包括电机和加热导线；所述的电机固定在底座上，所述的加热导线贯穿于标定板内部，加热导线与电机电性连接；在所述的底座上还设有温控开关，温控开关与电机电性连接。标定板为热感性较好的pvc板，加热导线内置于标定板内部，通过电机控制加热导线给标定板加热；光纤固定在标定板上，从而实现给光纤加热的作用；读取光纤的温度，和解调仪上的光纤的数据，从而获取光纤的温敏系数。

进一步的，所述的角度标定机构包括第一角度板、第二角度板以及第一升降支柱；在所述的标定板上开设有通孔，第一升降支柱的一端固定在底座上，另一端与第一角度板连接，且第一角度板位于通孔的正下方；所述的第二角度板固定在第一悬臂板上，第一悬臂板的另一端固定在支撑柱上，且第二角度板位于通孔的正上方；第一升降支柱能够驱动第一角度板做升降运动，实现第一角度与第二角度板的咬合或分离；待检测的光纤位于第一角度板和第二角度板之间。光纤固定在标定板上，中间有一段位于通孔上；而第二角度板刚好位于通孔的正上方，优选的，第二角度板刚好与光纤接触；使用时，通过第一升降支柱驱动第一角度板做上升运动，在上升的过程中，第一角度板将光纤顶起，直至第一角度板和第二角度板相互咬合，此时，光纤被夹设在第一角度板和第二角度板之间；由此，使得光纤发生弯折，读取光纤弯折的角度；和解调仪上光纤的数据，从而获取光纤的角度敏感系数。

进一步的，所述的第二角度板通过转轴与第一悬臂板连接，转轴与旋转阀连接，转动旋转阀能够驱动第二角度板自转。通过控制旋转阀使第二角度板转动一定角度，从而使第一角度板和第二角度板不是完全正对，这样当第一角度板和第二角度板咬合时，光纤发生弯折时，会产生一定的夹角，在标定中增加了夹角这一变量。

进一步的，所述的第一角度板和第二角度板均为波浪形结构；第一角度板的波浪形结构与第二角度板的波浪形结构能够相互咬合。将第一角度板和第二角度板设为相互对应可咬合的波浪形结构，可以使夹在其中的光纤产生多段弯曲。

进一步的，在所述的第一角度板旁还设有侧板，在侧板上设有与第一角度板和第二角度板对应的角度标尺。侧板上刻有角度标尺，对应各种弯曲角度，可根据角度标尺读取光纤弯折的角度。

进一步的，所述的应变标定机构包括第二升降支柱和砝码盘；所述的第二升降支柱设于标定板的下方，当第二升降支柱做上升运动时，能够将标定板顶起而产生形变；在标定板与支撑柱连接的另一端悬挂有砝码盘，所述的标定板上还贴有应变片。标定板为弹性模量较小的材料构成，当在砝码盘中放置砝码时，标定板能够产生弯曲；在标定板上贴有应变片，可随时读取标定板的应变值；另外，控制第二升降支柱做上升运动时，第二升降支柱会将标定板向上顶起，从而使标定板发生弯曲；在使用时，将光纤固定在标定板上，通过在砝码盘中放置砝码使标定板弯曲，标定板弯曲时会带动光纤一起弯曲；读取应变片的应变值和解调仪光纤的数据至，获取光纤的应变系数；或者通过控制第二升降支柱使标定板弯曲，读取应变片的应变值、第二升降支柱上升的距离以及解调仪上光纤的数据，从而获取光纤应变系数。

进一步的，所述的第一升降支柱和第二升降支柱上均设有用于显示升降数值的显示屏和升降开关。在使用时，通过控制升降开关，控制第一升降支柱和第二升降支柱做升降运动，其升降的距离可实时在显示屏上显示，便于操作人员准确控制所需的升降数值。

进一步的，所述的标定板的一端至另一端开设有用于固定光纤的凹槽，凹槽位于标定板中心线位置。作为优选的凹槽为半圆形凹槽，沿着标定板的中心线设置，且凹槽的直径值略大于光纤的直径值，凹槽的内壁光滑没有毛刺，在使用时，首先在凹槽中滴入胶水，然后将光纤放在凹槽中，通过胶水使光纤固定在凹槽中。

与现有技术相比，有益效果是：本发明提供的一种光纤光栅传感器标定仪，能够同时对光纤的温度、角度、应变系数进行标定，操作简单，方便；有效提高了光纤标定系数的准确性，也提高了效率。

附图说明

图1是本发明标定仪的整体结构示意图。

图2是本发明标定仪的主视图。

图3是本发明角度标定机构结构示意图。

图4是本发明标定板结构示意图。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制。

实施例1：

如图1至4所示，一种光纤光栅传感器标定仪，包括底座1、标定板2、用于给标定板2加热的温度标定机构、用于使光纤发生弯曲形变的角度标定机构以及用于使光纤发生弹性形变的应变标定机构；标定板2、温度标定机构、角度标定机构以及应变标定机构均设于底座1上；在底座1上设有支撑柱4，标定板2的一端固定在支撑柱4上，另一端悬空。在底座1上设有光纤插口3，待检测的光纤固定在标定板2上，待检测的光纤与光纤插口3连接，光纤插口3的另一端与光纤解调仪连接。光纤插口3的一端用于与待测光纤连接，另一端与连接至要使用的光纤解调仪上，可根据检测需要，搭配不同种类的解调仪；使用时，将光纤固定在标定板2上，通过温度标定机构给标定板2加热，从而给光纤加热，从而检测光纤的温敏系数；通过角度标定机构，使光纤发生一定的弯折，从而检测光纤的角度敏感系数；通过应变标定机构，使光纤发生应变形变，从而检测光纤的应变系数。本发明提供的标定仪，可同时实现角度、温度和应变系数的标定，操作简单，方便。

具体的，温度标定机构包括电机和加热导线5；电机固定在底座1上，加热导线5贯穿于标定板2内部，加热导线5与电机电性连接；在底座1上还设有温控开关6，温控开关6与电机电性连接。标定板2为热感性较好的pvc板，加热导线5内置于标定板2内部，通过电机控制加热导线5给标定板2加热；光纤固定在标定板2上，从而实现给光纤加热的作用；读取光纤的温度，和解调仪上的光纤的数据，从而获取光纤的温敏系数。

如图1和3所示，角度标定机构包括第一角度板7、第二角度板8以及第一升降支柱9；在标定板2上开设有通孔11，第一升降支柱9的一端固定在底座1上，另一端与第一角度板7连接，且第一角度板7位于通孔11的正下方；第二角度板8固定在第一悬臂板10上，第一悬臂板10的另一端固定在支撑柱4上，且第二角度板8位于通孔11的正上方；第一升降支柱9能够驱动第一角度板7做升降运动，实现第一角度与第二角度板8的咬合或分离；待检测的光纤位于第一角度板7和第二角度板8之间。光纤固定在标定板2上，中间有一段位于通孔11上；而第二角度板8刚好位于通孔11的正上方，第二角度板8刚好与光纤接触；使用时，通过第一升降支柱9驱动第一角度板7做上升运动，在上升的过程中，第一角度板7将光纤顶起，直至第一角度板7和第二角度板8相互咬合，此时，光纤被夹设在第一角度板7和第二角度板8之间；由此，使得光纤发生弯折，读取光纤弯折的角度；和解调仪上光纤的数据，从而获取光纤的角度敏感系数。

如图3所示，第一角度板7和第二角度板8均为波浪形结构；第一角度板7的波浪形结构与第二角度板8的波浪形结构能够相互咬合。将第一角度板7和第二角度板8设为相互对应可咬合的波浪形结构，可以使夹在其中的光纤产生多段弯曲。

如图1和2所示，应变标定机构包括第二升降支柱13和砝码盘14；第二升降支柱13设于标定板2的下方，当第二升降支柱13做上升运动时，能够将标定板2顶起而产生形变；在标定板2与支撑柱4连接的另一端悬挂有砝码盘14，标定板2上还贴有应变片15。标定板2为弹性模量较小的材料构成，当在砝码盘14中放置砝码时，标定板2能够产生弯曲；在标定板2上贴有应变片15，可随时读取标定板2的应变值；另外，控制第二升降支柱13做上升运动时，第二升降支柱13会将标定板2向上顶起，从而使标定板2发生弯曲；在使用时，将光纤固定在标定板2上，通过在砝码盘14中放置砝码使标定板2弯曲，标定板2弯曲时会带动光纤一起弯曲；读取应变片15的应变值和解调仪光纤的数据至，获取光纤的应变系数；或者通过控制第二升降支柱13使标定板2弯曲，读取应变片15的应变值、第二升降支柱13上升的距离以及解调仪上光纤的数据，从而获取光纤应变系数。

如图4所示，标定板2的一端至另一端开设有用于固定光纤的凹槽16，凹槽16位于标定板2中心线位置。作为优选的凹槽16为半圆形凹槽16，沿着标定板2的中心线设置，且凹槽16的直径值略大于光纤的直径值，凹槽16的内壁光滑没有毛刺，在使用时，首先在凹槽16中滴入胶水，然后将光纤放在凹槽16中，通过胶水使光纤固定在凹槽16中。

实施例2

如图3所示，本实施例与实施例1其他部队结构相似，不同的是，第一升降支柱9和第二升降支柱13上均设有用于显示升降数值的显示屏18和升降开关17。在使用时，通过控制升降开关17，控制第一升降支柱9和第二升降支柱13做升降运动，其升降的距离可实时在显示屏18上显示，便于操作人员准确控制所需的升降数值。

实施例3

本实施例与实施例1其他部分机构相似，不同的是，第二角度板8通过转轴与第一悬臂板10连接，转轴与旋转阀12连接，转动旋转阀12能够驱动第二角度板8自转。通过控制旋转阀12使第二角度板8转动一定角度，从而使第一角度板7和第二角度板8不是完全正对，这样当第一角度板7和第二角度板8咬合时，光纤发生弯折时，会产生一定的夹角，在标定中增加了夹角这一变量。

实施例4

本实施例与实施例1其他部分机构相似，不同的是，在第一角度板7旁还设有侧板，在侧板上设有与第一角度板7和第二角度板8对应的角度标尺。侧板上刻有角度标尺，对应各种弯曲角度，可根据角度标尺读取光纤弯折的角度。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。