CN105092097A - 一种光纤光栅温度传感器的标定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光纤光栅温度传感器的标定方法,步骤S1:启动实验设备并将其初始化,包括恒湿恒温箱、光纤解调仪和标准温度仪组成的控制***;步骤S2:将待测光纤光栅温度传感器放入恒温箱中,并保持恒温箱密闭;步骤S3:设置检测点,分别以0℃、20℃、40℃、60℃、80℃、100℃、120℃、140℃为检测点;步骤S4:用控制***将恒湿恒温箱的温度控制在检测点;步骤S5:待恒温箱温度不再变化或者变化缓慢,保持30min;步骤S6:记录解调仪中光纤光栅温度传感器的中心波长λi和标准温度仪中显示的温度Ti;步骤S7:判断测量次数N是否大于等于检测点个数;如果是,则结束测量;否则,返回步骤S4;本发明可实现光纤光栅温度传感器的标定,操作简单,实用性强。
Description
技术领域
本发明涉及一种光纤光栅温度传感器标定方法,属于光电子测量器件技术领域。
背景技术
目前,由于光纤技术的高速发展,光纤光栅传感器从航空航天领域普通工程运用发展,这也对测量精度的要求越来越高。但对于光纤光栅传感器准确度检测标定方面大部分处于手工操作,标定方式很大程度上限制了其大规模应用,缺乏统一的传感器制作标准和低效的检测、标定工作成为制约其发展的重要因素。
因此,对光纤光栅传感器的标定具有十分重要的意义。
发明内容
本发明提供了一种光纤光栅温度传感器的标定方法及其过程,解决了光纤光栅温度传感器的标定问题。
本发明的技术方案是:
1.一种光纤光栅温度传感器的标定方法,本发明特征是,包括如下步骤:
步骤S1:启动实验设备并将其初始化,包括恒湿恒温箱、光纤解调仪标准温度仪组成的控制***;
步骤S2:将待测光纤光栅温度传感器放入恒温箱中,并保持恒温箱密闭;
步骤S3:设置检测点,分别以0℃、20℃、40℃、60℃、80℃、100℃、120℃、140℃为检测点;
步骤S4:通过标准温度仪将恒湿恒温箱的温度控制在检测点;
步骤S5:待恒温箱温度不再变化或者变化缓慢,保持30min;
步骤S6:记录光纤解调仪中光纤光栅温度传感器的中心波长λi和标准温度仪显示的温度Ti;
步骤S7:判断测量次数N是否大于等于检测点个数;如果是,则结束测量;否则,返回步骤S4;
本发明重复步骤S4到步骤7,以便多测量几组数据,以减小在计算灵敏度、拟合误差和线性度时的误差;
其中:
a)灵敏度
式中:S为光纤光栅传感器的灵敏度(单位:nm/℃),灵敏度由最小二乘法计算;Ti为标定第i点的温度值(单位:℃);λi为第i标定点解调仪测量的中心波长值(单位:nm);n为测量次数。
b)拟合误差
其中:
式中:Δλi为第i标定点的拟合误差(单位:nm),测量值与拟合值的差值;λi为第i标定点解调仪测量的中心波长值(单位:nm);为第i标定点的拟合值(单位:nm);Ti为标定第i点的温度值(单位:℃);b为基准点(单位:nm)
c)线性度
式中:ζL为线性度,拟合误差Δλi的最大值与输出满量程之比;Δλmax为拟合误差Δλi的最大值(单位:nm);λFS为光纤光栅传感器输出波长的量程(单位:nm);
本发明的有益效果是:
1.步骤简单,便于操作。
2.通过多次测量减少A类不确定度,使标定更精确。
附图说明
图1为本发明的标定时序图;
具体实施方式
以下通过具体实施方式,并结合附图对本发明作进一步说明。
一种光纤光栅温度传感器的标定方法,本发明特征在于,包括如下步骤:
步骤S1:启动实验设备并将其初始化,包括标准温度仪、恒湿恒温箱和光纤解调仪;
步骤S2:将待测光纤光栅温度传感器放入恒温箱中,并保持恒温箱密闭;
步骤S3:设置检测点,分别以0℃、20℃、40℃、60℃、80℃、100℃、120℃、140℃为检测点;
步骤S4:用标准温度仪将恒湿恒温箱的温度控制在检测点;
步骤S5:待恒温箱温度不再变化或者变化缓慢,保持30min;
步骤S6:记录光纤解调仪中光纤光栅温度传感器的中心波长λi和标准温度仪显示的温度Ti;
步骤S7:判断测量次数N是否大于等于检测点个数;如果是,则结束测量;否则,返回步骤S4;
本发明重复步骤S4到步骤7,以便多测量几组数据,以减小在计算灵敏度、拟合误差和线性度时的误差;
a)灵敏度
式中:S为光纤光栅传感器的灵敏度(单位:nm/℃),灵敏度由最小二乘法计算;Ti为标定第i点的温度值(单位:℃);λi为第i标定点解调仪测量的中心波长值(单位:nm);n为测量次数。
b)拟合误差
其中:
式中:Δλi为第i标定点的拟合误差(单位:nm),测量值与拟合值的差值;λi为第i标定点解调仪测量的中心波长值(单位:nm);为第i标定点的拟合值(单位:nm);Ti为标定第i点的温度值(单位:℃);b为基准点(单位:nm)
c)线性度
式中:ζL为线性度,拟合误差Δλi的最大值与输出满量程之比;Δλmax为拟合误差Δλi的最大值(单位:nm);λFS为光纤光栅传感器输出波长的量程(单位:nm);
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (2)
1.一种光纤光栅温度传感器的标定方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤S1:启动实验设备并将其初始化,包括恒湿恒温箱、光纤解调仪和标准温度仪组成的控制***;
步骤S2:将待测光纤光栅温度传感器放入恒温箱中,并保持恒温箱密闭;
步骤S3:设置检测点,分别以0℃、20℃、40℃、60℃、80℃、100℃、120℃、140℃为检测点;
步骤S4:通过标准温度仪将恒湿恒温箱的温度控制在检测点;
步骤S5:待恒温箱温度不再变化或者变化缓慢,保持30min;
步骤S6:记录光纤解调仪中光纤光栅温度传感器的中心波长λi和标准温度仪显示的温度Ti;
步骤S7:判断测量次数N是否大于等于检测点个数;如果是,则结束测量;否则,返回步骤S4。
2.根据权利要求1所述的一种光纤光栅温度传感器的标定方法,其特征在于,通过重复步骤S4到步骤7,以便多测量几组数据,以减小在计算灵敏度、拟合误差和线性度时的误差。各指标计算方法如下:
a)灵敏度
式中:S为光纤光栅传感器的灵敏度(单位:nm/℃),灵敏度由最小二乘法计算;Ti为标定第i点的温度值(单位:℃);λi为第i标定点解调仪测量的中心波长值(单位:nm);n为测量次数;
b)拟合误差
其中:
式中:Δλi为第i标定点的拟合误差(单位:nm),测量值与拟合值的差值;λi为第i标定点解调仪测量的中心波长值(单位:nm);为第i标定点的拟合值(单位:nm);Ti为标定第i点的温度值(单位:℃);b为基准点(单位:nm)
c)线性度
式中:ξL为线性度,拟合误差Δλi的最大值与输出满量程之比;Δλmax为拟合误差Δλi的最大值(单位:nm);λFS为光纤光栅传感器输出波长的量程(单位:nm)。
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