CN106871810A - 光纤光栅应变传感器的标定方法、装置和*** - Google Patents

光纤光栅应变传感器的标定方法、装置和*** Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种光纤光栅应变传感器的标定方法、装置和***。该标定方法包括：获取已标定的光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系；获取预设标定环境中待标定的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系；通过光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，以及待标定的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系，计算光纤光栅应变传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，标定光纤光栅应变传感器的灵敏度系数。根据本发明实施例提供的光纤光栅应变传感器的标定方法，可以通过光纤光栅温度传感器间接标定光纤光栅应变传感器，实现对光纤光栅应变传感器的无损标定。

Description

光纤光栅应变传感器的标定方法、装置和***
技术领域
本发明涉及光电测量器件领域，尤其涉及光纤光栅应变传感器的标定方法、装置和***。
背景技术
光纤光栅传感器(Fiber Bragg Grating Sensor)是利用布拉格光纤光栅的波长对温度和应变等物理量的敏感特性而制成的一种光纤传感器。与传统的光纤传感器相比，光纤光栅传感器将被测信息转化为共振波长的移动，即采用波长调制方式来获取传感信息。由于光纤光栅传感器的高灵敏、高精度、高稳定性及较强的抗电磁干扰能力，光纤光栅传感器在航空航天、土木工程、复合材料、石油化工等领域得到了广泛的应用。
随着光纤光栅传感器需求量日益增大，对测量精度要求也日益提高。例如，现有的标定光纤光栅应变传感器的方法通常需要将待标定的光纤光栅应变传感器粘贴在某一样件表面，然后对待标定的光纤光栅应变传感器施加拉力，获取光纤光栅应变传感器在不同检测点的工作状态的输出波长值和拉力示值，通过运算得到待标定的光纤光栅应变传感器的输出波长与应力的关系。
待标定的光纤光栅应变传感器在标定过程中由于受力发生形变，标定完成后已经不能正常使用。因此，通常情况下采取一定比例对光纤光栅应变传感器进行抽样标定。由于传感器个体差异的存在，抽样标定系数存在偏差，无法保证测量精度，且被抽样传感器标定后无法再次使用，造成浪费。
发明内容
本发明实施例提供光纤光栅应变传感器的标定方法、装置和***，采用光纤光栅温度传感器间接对光纤光栅应变传感器进行标定，标定过程不破坏传感器，实现对每个光纤光栅应变传感器单独标定，免除个体差异带来误差。
根据本发明实施例的一方面，提供一种光纤光栅应变传感器的标定方法，包括：获取已标定的光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系；获取预设标定环境中待标定的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系；通过光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，以及待标定的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系，计算光纤光栅应变传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，标定光纤光栅应变传感器的灵敏度系数。
根据本发明实施例的另一方面，提供一种光纤光栅应变传感器的标定装置，包括：形变关系获取模块，用于获取已标定的光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系；波长关系获取模块，用于获取预设标定环境中待标定的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系；参数标定模块，用于通过光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，以及待标定的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系，计算光纤光栅应变传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，标定光纤光栅应变传感器的灵敏度系数。
根据本发明实施例的再一方面，提供一种光纤光栅应变传感器的标定***，包括：存储器，用于存储程序；处理器，用于运行存储器中存储的程序，以执行以下步骤：获取已标定的光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系；获取预设标定环境中待标定的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系；通过光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，以及待标定的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系，计算光纤光栅应变传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，标定光纤光栅应变传感器的灵敏度系数；显示器，用于显示光纤光栅应变传感器的灵敏度系数。
根据本发明实施例中的光纤光栅应变传感器的标定方法、装置和***，使用一个光纤光栅温度传感器间接标定其他光纤光栅应变传感器，简单易操作，利于工业化批量使用，标定过程不会破坏传感器，可以实现对每个光纤光栅应变传感器快速无损的标定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是示出根据本发明一实施例的光纤光栅应变传感器的标定方法的流程图；
图2是图1中获取光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系的详细的流程图；
图3是图1中获取光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系的详细的流程图；
图4是根据本发明一实施例的光纤光栅应变传感器的标定装置的结构示意图；
图5是图4中形变关系获取模块的详细的结构示意图；
图6是图4中波长关系获取模块的详细的结构示意图；
图7是示出了实现根据本发明实施例的光纤光栅应变传感器的标定方法和装置的光纤光栅应变传感器的标定***的示例性硬件架构的结构图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记，标记说明如下：
410-形变关系获取模块；420-波长关系获取模块；430-参数标定模块；
411-形变量和波长值获取单元；412-形变函数解算单元；
421-波长值获取单元；422-波长函数解算单元；
700-光纤光栅应变传感器的标定***；701-输入设备；702-输入接口；703-中央处理器；704-存储器；705-输出接口；706-输出设备；710-总线。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅被配置为解释本发明，并不被配置为限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
在本发明实施例中，光纤光栅传感器在工作时，温度或应变等物理量的变化与所导致的栅距变化呈线性关系，光栅反射波长随栅距变化而线性变化。具体地，光纤光栅反射光的中心波长取决于光栅的条纹间距，而光栅的条纹间距取决于温度或施加的应变。利用光纤光栅对温度和应变敏感的特性，对光栅进行一定的封装，即可测量使光纤光栅产生形变的物理量，例如温度、应变、压力、位移、加速度等。
在科学测量中，标定是一个不容忽视的重要步骤。标定是指利用标准的计量仪器对所使用的仪器的精度进行检测，确定所使用仪器的输入量和输出量间的关系。在本发明实施例中，对光纤光栅应变传感器的标定是利用标准的光纤光栅温度传感器对待标定的光纤光栅应变传感器的精度进行检测，确定待标定的光纤光栅应变传感器的输入量和输出量间的关系。
为了更好的理解本发明，下面将结合附图，详细描述根据本发明实施例的光纤光栅应变传感器的标定方法、装置和***，应注意，这些实施例并不是用来限制本发明公开的范围。
图1是示出根据本发明实施例的光纤光栅应变传感器的标定方法的流程图。如图1所示，本实施例中的光纤光栅应变传感器的标定方法100包括以下步骤：
步骤S110，获取已标定的光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系。
步骤S120，获取预设标定环境中待标定的光纤光栅应变传感器与已标定的光纤光栅温度传感器间波长的函数关系。
步骤S130，通过光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，以及光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系，计算光纤光栅应变传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，标定光纤光栅应变传感器的灵敏度系数。
根据本发明实施例的光纤光栅应变传感器的标定方法，将已标定的光纤光栅温度传感器作为标准源，获取光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的关系式，并获取标定环境的温度变化时，已标定的光纤光栅温度传感器的波长与待标定的光纤光栅应变传感器的波长之间波长的函数关系的关系式，通过以上两个关系式可以计算得到待标定的光纤光栅应变传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，从而得到待标定传感器的灵敏度系数。
图2是图1中获取已标定的光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系的详细的流程图，图2与图1相同或等同的步骤使用相同的标号。如图2所示，步骤S110具体可以包括：
步骤S111，在已标定的光纤光栅温度传感器的量程内拉伸光纤光栅温度传感器，获取拉伸过程中光纤光栅温度传感器在不同测点处的拉伸变形量和与拉伸变形量对应的波长。
步骤S112，基于不同测点处的拉伸变形量和与拉伸变形量对应的波长，计算光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系。
在步骤S111中，对光纤光栅应变传感器进行标定的光纤光栅温度传感器本身的准确度是符合标准的，即作为标准源的光纤光栅温度传感器是已经被标定的，从而保障所使用的光纤光栅应变传感器被标定后的精度。
为了便于理解，下面详细介绍如何在已标定的光纤光栅温度传感器的量程内拉伸该光纤光栅温度传感器，并获取拉伸过程中光纤光栅温度传感器在不同测点处的拉伸变形量和与拉伸变形量对应的波长的过程。
在一些实施例中，将光纤光栅温度传感器固定在标准拉力试验工件中心，光纤光栅温度传感器变形方向与万能拉伸机被拉伸方向重合。使用万能拉伸机在光纤光栅温度传感器的量程内拉伸该光纤光栅温度传感器，在拉伸过程中选定不同测点，并在选定的不同侧点处分别记录光纤光栅温度传感器的拉伸变形量，并使用光纤光栅解调仪记录光纤光栅温度传感器的与拉伸变形量对应的波长。
在该实施例中，光纤光栅温度传感器的量程的单位为με，表示微应变；万能拉伸机记录的光纤光栅温度传感器的拉伸变形量的单位为pm，表示皮米，即一米的一万亿分之一。并且，为了保障光纤光栅温度传感器在不同测点处测得的拉伸变形量和与拉伸变形量对应的波长的数据精度，上述实施例中涉及的万能拉伸机为经过标定的设备。
在一些实施例中，在拉伸过程中记录选定的不同测点的数量为两个或两个以上，也就是说，需要使用万能拉伸机至少在两个不同测点处记录光纤光栅温度传感器的拉伸变形量和对应的波长值。
在一些实施例中，步骤S112具体可以包括以下步骤：
步骤S112-1，构建光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的第一线性函数关系表达式。
具体地，第一线性函数关系表达式为x＝k1L+b，其中，L为光纤光栅温度传感器的拉伸变形量，x为光纤光栅温度传感器的与拉伸变形量对应的波长，k1为第一线性系数且k1≠0，b为第一常数项系数。
步骤S112-2，获取两个不同测点中每个测点处的拉伸变形量和与拉伸变形量对应的波长。
步骤S112-3，根据每个测点处的拉伸变形量和与拉伸变形量对应的波长，计算第一线性函数关系表达式的第一线性系数与第一常数项系数，得到光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系。
作为一个示例，在测点1获得拉伸变形量L1和与拉伸变形量L1对应的波长x1，以及在测点2获得拉伸变形量L2和与拉伸变形量L2对应的波长x2，根据L1、x1、L2以及x2求解第一线性函数关系表达式x＝k1L+b，得到k1和b的取值，从而确定光纤光栅温度传感器的拉伸变形量和波长的函数关系。
由于上述实施例中对光纤光栅温度传感器的拉伸变形量和波长的函数关系的建立过程不会对光纤光栅温度传感器造成损害，在获取已标定的光纤光栅温度传感器在不同测点处的拉伸变形量和与拉伸变形量对应的波长之后，可以将光纤光栅温度传感器从标准拉力试验工件中心拆下，装入光纤光栅标定仪或固定在光纤光栅标定仪中，在不更换光纤光栅温度传感器的情况下，可多次用于后续对其他光纤光栅应变传感器的标定。
图3是图1中获取光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系的详细的流程图，图3与图1相同或等同的步骤使用相同的标号。如图3所示，步骤S120具体可以包括：
步骤S121，调节待标定的光纤光栅应变传感器和已标定的光纤光栅温度传感器所在标定环境的温度，获取不同温度值对应的光纤光栅应变传感器的波长和光纤光栅温度传感器的波长。
步骤S122，基于不同温度值对应的光纤光栅应变传感器的波长和光纤光栅温度传感器的波长，计算光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器间波长的函数关系。
在步骤S121中，标定环境可以是光纤光栅传感器标定仪，本发明实施例中的光纤光栅传感器标定仪可以包括电池或电源，加热板，传感器支架及外壳。
将待标定光纤光栅应变传感器和已标定的光纤光栅温度传感器放入标定仪中，并在待标定光纤光栅应变传感器和已标定光纤光栅温度传感器的使用温度范围内调节标定仪中的温度变化，记录不同温度值时对应的光纤光栅温度传感器波长和光纤光栅应变传感器波长。
在一些实施例中，在温度调节过程中记录选定的不同温度值的数量为两个或两个以上。也就是说，需要记录至少在两个不同温度值时光纤光栅温度传感器的波长x和光纤光栅应变传感器的波长y。
在一些实施例中，步骤S122具体可以包括以下步骤：
步骤S122-1，构建光纤光栅应变传感器的波长和光纤光栅温度传感器的波长的第二线性函数关系表达式。
具体地，第二线性函数关系表达式为y＝k2x+c，其中，x为获取的温度值对应的光纤光栅温度传感器的波长，y为获取的温度值对应的光纤光栅应变传感器的波长，k2为第二线性系数且k2≠0，c为第二常数项系数。
步骤S122-2，获取两个温度值中每个温度值对应的光纤光栅应变传感器的波长和光纤光栅温度传感器的波长。
步骤S122-3，根据每个温度值对应的光纤光栅应变传感器的波长和光纤光栅温度传感器的波长，计算第二线性函数关系表达式的第二线性系数与第二常数项系数，得到光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器间波长的函数关系。
作为一个示例，记录标定仪中的温度为第一温度值时光纤光栅温度传感器的波长x1和光纤光栅应变传感器波长y1，调节标定仪中的温度，记录标定仪中的温度为第二温度值时光纤光栅温度传感器的波长x2和光纤光栅应变传感器波长y2，根据x1、y1、x2以及y2求解第二线性函数关系表达式y＝k2x+c，得到k2和c的取值，从而确定光纤光栅应变传感器的波长和光纤光栅温度传感器的波长之间的波长的函数关系。
在步骤S130中，将上述实施例中确定的光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系x＝k1L+b，代入本发明实施例中待标定的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系y＝k2x+c，得到待标定的光纤光栅应变传感器波长y与拉伸变形量L的函数关系y＝k2k1L+k2b+c，其中k2k1为待标定的光纤光栅应变传感器的灵敏度系数。
根据本发明实施例提供的光纤光栅应变传感器的标定方法，利用光纤光栅温度传感器间接标定其他光纤光栅应变传感器，从步骤S121中的标定环境可知，作为标准源的光纤光栅温度传感器在不更换的情况下可多次用于标定其他光纤光栅应变传感器，利于工业化批量使用。由于标定过程中没有改变待标定的光纤光栅应变传感器的受力状态，不会对待标定的光纤光栅应变传感器造成破坏，因此可以对待标定的光纤光栅应变传感器进行单独标定，避免对光纤光栅应变传感器抽样标定带来的设备误差，从而保障光纤光栅应变传感器的精度。
下面结合附图，详细介绍根据本发明实施例的光纤光栅应变传感器的标定装置。
图4示出了根据本发明一实施例提供的光纤光栅应变传感器的标定装置的结构示意图。如图4所示，光纤光栅应变传感器的标定装置400包括：
形变关系获取模块410，用于获取已标定的光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系。
波长关系获取模块420，用于获取预设标定环境中待标定的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系。
参数标定模块430，用于通过波长与拉伸变形量的函数关系和波长的函数关系，计算光纤光栅应变传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，标定光纤光栅应变传感器的灵敏度系数。
根据本发明实施例的光纤光栅应变传感器的标定装置，采用光纤光栅温度传感器间接标定光纤光栅应变传感器，标定过程不损伤光纤光栅应变传感器，实现对光纤光栅应变传感器的快速无损标定。
图5是示出图4中形变关系获取模块的详细的结构示意图。如图5所示，形变关系获取模块410具体可以包括：
形变量和波长值获取单元411，用于在光纤光栅温度传感器的量程内拉伸光纤光栅温度传感器，获取拉伸过程中光纤光栅温度传感器在不同测点处的拉伸变形量和与拉伸变形量对应的波长。
形变函数解算单元412，用于基于不同测点处的拉伸变形量和与拉伸变形量对应的波长，计算光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系。
在该实施例中，获取已标定的光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的关系，以及光纤光栅温度传感器的波长与待标定的光纤光栅应变传感器的波长之间波长的函数关系的关系式，为后续计算光纤光栅应变传感器的波长与拉伸变形量的函数关系提供了数据基础。并且获取这些数据的过程不会对待标定的光纤光栅应变传感器造成损坏，有利于提高标定过程的可重复性和经济性。
作为可选实施例，形变量和波长值获取单元411获取不同测点处的拉伸变形量和与拉伸变形量对应的波长时，获取的不同测点的数量为两个或两个以上；并且形变函数解算单元412具体可以包括：
形变函数表达式构建子单元，用于构建光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的第一线性函数关系表达式。
具体地，第一线性函数关系表达式为x＝k1L+b，其中，L为光纤光栅温度传感器的拉伸变形量，x为光纤光栅温度传感器的与拉伸变形量对应的波长，k1为第一线性系数且k1≠0，b为第一常数项系数。
形变量和波长值获取单元411还用于获取两个不同测点中每个测点处的拉伸变形量和与拉伸变形量对应的波长。
形变函数解算单元412还用于根据每个测点处的拉伸变形量和与拉伸变形量对应的波长，计算第一线性函数关系表达式的第一线性系数与第一常数项系数，得到光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系。
图6是示出图4中波长关系获取模块的详细的结构示意图。如图6所示，波长关系获取模块420具体可以包括：
波长值获取单元421，用于调节待标定的光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器所在标定环境的温度，获取不同温度值对应的光纤光栅应变传感器的波长和光纤光栅温度传感器的波长。
波长函数解算单元422，用于基于不同温度值对应的光纤光栅应变传感器的波长和光纤光栅温度传感器的波长，计算光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器间波长的函数关系。
作为可选实施例，波长值获取单元421获取不同温度值对应的光纤光栅应变传感器的波长和光纤光栅温度传感器的波长时，获取的不同温度值的数量为两个或两个以上，并且波长函数解算单元422具体可以包括：
波长函数表达式构建子单元，用于构建光纤光栅应变传感器的波长和光纤光栅温度传感器的波长的第二线性函数关系表达式。
具体地，第二线性函数关系表达式为y＝k2x+c，其中，x为获取的温度值对应的光纤光栅温度传感器的波长，y为获取的温度值对应的光纤光栅应变传感器的波长，k2为第二线性系数且k2≠0，c为第二常数项系数。
波长值获取单元421还用于获取两个温度值中每个温度值对应的光纤光栅应变传感器的波长和光纤光栅温度传感器的波长。
波长函数解算单元422还用于根据每个温度值对应的光纤光栅应变传感器的波长和光纤光栅温度传感器的波长，计算第二线性函数关系表达式的第二线性系数与第二常数项系数，得到光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器间波长的函数关系。
在一些实施例中，参数标定模块430将形变关系获取模块410确定的光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系x＝k1L+b，代入波长关系获取模块420确定的待标定的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系y＝k2x+c，即可得到待标定的光纤光栅应变传感器波长y与拉伸变形量L的函数关系y＝k2k1L+k2b+c，其中k2k1即为待标定的光纤光栅应变传感器的灵敏度系数。
根据本发明实施例的光纤光栅应变传感器的标定装置，通过改变待标定的光纤光栅应变传感器所处环境温度，而非受力状态，从而使用已标定的光纤光栅温度传感器间接标定光纤光栅应变传感器，实现对光纤光栅应变传感器的快速无损标定。
根据本发明实施例的光纤光栅应变传感器的标定装置的其他细节与以上图1至图3描述的光纤光栅应变传感器的标定方法类似，在此不再赘述。
结合图1至图6描述的根据本发明实施例的光纤光栅应变传感器的标定方法和装置可以由可拆卸地或者固定地安装在标定仪上的光纤光栅应变传感器的标定***实现。图7是示出能够实现根据本发明实施例的光纤光栅应变传感器的标定的方法和装置的光纤光栅应变传感器的标定***的示例性硬件架构的结构图。
如图7所示，光纤光栅应变传感器的标定***700包括输入设备701、输入接口702、中央处理器703、存储器704、输出接口705、以及输出设备706。其中，输入接口702、中央处理器703、存储器704、以及输出接口705通过总线710相互连接，输入设备701和输出设备706分别通过输入接口702和输出接口705与总线710连接，进而与光纤光栅应变传感器的标定***700的其他组件连接。
具体地，输入设备701接收来自外部(例如，标准拉力试验工件中心的万能拉伸机和标定***)的输入信息，并通过输入接口702将输入信息传送到中央处理器703；中央处理器703基于存储器704中存储的计算机可执行指令对输入信息进行处理以生成输出信息，将输出信息临时或者永久地存储在存储器704中，然后通过输出接口705将输出信息传送到输出设备706；输出设备706将输出信息输出到光纤光栅应变传感器的标定***700的外部供用户使用。
也就是说，图7所示的光纤光栅应变传感器的标定***也可以被实现为包括：存储有计算机可执行指令的存储器；以及处理器，该处理器在执行计算机可执行指令时可以实现结合图1至图6描述的光纤光栅应变传感器的标定方法和装置。这里，处理器可以与万能拉伸机以及标定***通信，从而基于来自万能拉伸机和/或标定***的相关信息执行计算机可执行指令，从而实现结合图1至图6描述的光纤光栅应变传感器的标定方法和装置。
在一个实施例中，图7所示的光纤光栅应变传感器的标定***，可以被实现为包括：存储器，用于存储程序；处理器，用于运行存储器中存储的程序，以执行以下步骤：获取已标定的光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系；获取预设标定环境中待标定的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系；通过光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，以及待标定的光纤光栅应变传感器与光纤光栅温度传感器间波长的函数关系，计算光纤光栅应变传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，标定光纤光栅应变传感器的灵敏度系数；显示器，用于显示光纤光栅应变传感器的灵敏度系数。
通过本发明实施例的光纤光栅应变传感器的标定***，可以实现对光纤光栅应变传感器快速无损标定。
综上所述，在本发明的上述实施例中，详细描述了光纤光栅应变传感器的标定方法、装置和***，利用已标定的光纤光栅温度传感器间接标定光纤光栅应变传感器，在不损坏光纤光栅应变传感器的情况下确定光纤光栅应变传感器的输入量与输出量间的关系以及光纤光栅应变传感器的灵敏度系数。
在一些实施例中，本发明上述实施例所描述的光纤光栅应变传感器的标定方法、装置和***，还可以对更多类型的光纤光栅传感器进行标定，例如待标定的光纤光栅温度传感器、光纤光栅位移传感器、光纤光栅压力传感器、光纤光栅加速度传感器等。
也就是说，利用待标定的光纤光栅传感器对温度敏感的特性，本发明上述实施例中光纤光栅应变传感器的标定方法、装置和***，可以得到更广泛的应用和保护。
需要明确的是，本发明并不局限于上文所描述并在图中示出的特定配置和处理。为了简明起见，这里省略了对已知方法的详细描述。在上述实施例中，描述和示出了若干具体的步骤作为示例。但是，本发明的方法过程并不限于所描述和示出的具体步骤，本领域的技术人员可以在领会本发明的精神后，作出各种改变、修改和添加，或者改变步骤之间的顺序。
以上所述的结构框图中所示的功能块可以实现为硬件、软件、固件或者它们的组合。当以硬件方式实现时，其可以例如是电子电路、专用集成电路(ASIC)、适当的固件、插件、功能卡等等。当以软件方式实现时，本发明的元素是被用于执行所需任务的程序或者代码段。程序或者代码段可以存储在机器可读介质中，或者通过载波中携带的数据信号在传输介质或者通信链路上传送。“机器可读介质”可以包括能够存储或传输信息的任何介质。机器可读介质的例子包括电子电路、半导体存储器设备、ROM、闪存、可擦除ROM(EROM)、软盘、CD-ROM、光盘、硬盘、光纤介质、射频(RF)链路，等等。代码段可以经由诸如因特网、内联网等的计算机网络被下载。
还需要说明的是，本发明中提及的示例性实施例，基于一系列的步骤或者装置描述一些方法或***。但是，本发明不局限于上述步骤的顺序，也就是说，可以按照实施例中提及的顺序执行步骤，也可以不同于实施例中的顺序，或者若干步骤同时执行。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的***、模块和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。应理解，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种光纤光栅应变传感器的标定方法，其特征在于，所述标定方法包括：
获取已标定的光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系；
获取预设标定环境中待标定的光纤光栅应变传感器与所述光纤光栅温度传感器间波长的函数关系；
通过所述波长与拉伸变形量的函数关系和所述波长的函数关系，计算所述光纤光栅应变传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，标定所述光纤光栅应变传感器的灵敏度系数。
2.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述获取已标定的光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，包括：
在所述光纤光栅温度传感器的量程内拉伸所述光纤光栅温度传感器，获取拉伸过程中所述光纤光栅温度传感器在不同测点处的拉伸变形量和与所述拉伸变形量对应的波长；
基于所述不同测点处的拉伸变形量和与所述拉伸变形量对应的波长，计算所述光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系。
3.根据权利要求2所述的标定方法，其特征在于，所述基于所述不同测点处的拉伸变形量和与所述拉伸变形量对应的波长，计算所述光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，包括：
构建所述光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的第一线性函数关系表达式；
获取两个不同测点中每个测点处的拉伸变形量和与所述拉伸变形量对应的波长；
根据所述每个测点处的拉伸变形量和与所述拉伸变形量对应的波长，计算所述第一线性函数关系表达式的第一线性系数与第一常数项系数，得到所述光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系。
4.根据权利要求3所述的标定方法，其特征在于，
所述第一线性函数关系表达式为x＝k1L+b，其中，L为所述光纤光栅温度传感器的拉伸变形量，x为所述光纤光栅温度传感器的与所述拉伸变形量对应的波长，k1为所述第一线性系数且k1≠0，b为所述第一常数项系数。
5.根据权利要求1所述的标定方法，其特征在于，所述获取预设标定环境中待标定的光纤光栅应变传感器与所述光纤光栅温度传感器间波长的函数关系，包括：
调节待标定的光纤光栅应变传感器和所述光纤光栅温度传感器所在标定环境的温度，获取不同温度值对应的所述光纤光栅应变传感器的波长和所述光纤光栅温度传感器的波长；
基于不同温度值对应的所述光纤光栅应变传感器的波长和所述光纤光栅温度传感器的波长，计算所述光纤光栅应变传感器和所述光纤光栅温度传感器间波长的函数关系。
6.根据权利要求5所述的标定方法，其特征在于，
所述基于不同温度值对应的所述光纤光栅应变传感器的波长和所述光纤光栅温度传感器的波长，计算所述光纤光栅应变传感器和所述光纤光栅温度传感器间波长的函数关系，包括：
构建所述光纤光栅应变传感器的波长和所述光纤光栅温度传感器的波长的第二线性函数关系表达式；
获取两个温度值中每个温度值对应的所述光纤光栅应变传感器的波长和所述光纤光栅温度传感器的波长；
根据所述每个温度值对应的所述光纤光栅应变传感器的波长和所述光纤光栅温度传感器的波长，计算所述第二线性函数关系表达式的第二线性系数与第二常数项系数，得到所述光纤光栅应变传感器和所述光纤光栅温度传感器间波长的函数关系。
7.根据权利要求6所述的标定方法，其特征在于，
所述第二线性函数关系表达式为y＝k2x+c，其中，x为获取的温度值对应的光纤光栅温度传感器的波长，y为所述获取的温度值对应的光纤光栅应变传感器的波长，k2为所述第二线性系数且k2≠0，c为所述第二常数项系数。
8.一种光纤光栅应变传感器的标定装置，其特征在于，所述标定装置包括：
形变关系获取模块，用于获取已标定的光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系；
波长关系获取模块，用于获取预设标定环境中待标定的光纤光栅应变传感器与所述光纤光栅温度传感器间波长的函数关系；
参数标定模块，用于通过所述波长与拉伸变形量的函数关系和所述波长的函数关系，计算所述光纤光栅应变传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，标定所述光纤光栅应变传感器的灵敏度系数。
9.根据权利要求8所述的标定装置，其特征在于，所述形变关系获取模块包括：
形变量和波长值获取单元，用于在所述光纤光栅温度传感器的量程内拉伸所述光纤光栅温度传感器，获取拉伸过程中所述光纤光栅温度传感器在不同测点处的拉伸变形量和与所述拉伸变形量对应的波长；
形变函数解算单元，用于基于所述不同测点处的拉伸变形量和与所述拉伸变形量对应的波长，计算所述光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系。
10.根据权利要求9所述的标定装置，其特征在于，所述形变函数解算单元包括：
形变函数表达式构建子单元，用于构建所述光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的第一线性函数关系表达式；
所述形变量和波长值获取单元还用于获取两个不同测点中每个测点处的拉伸变形量和与所述拉伸变形量对应的波长；
所述形变函数解算单元还用于根据所述每个测点处的拉伸变形量和与所述拉伸变形量对应的波长，计算所述第一线性函数关系表达式的第一线性系数与所述第一线性函数关系表达式的第一常数项系数，得到所述光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系。
11.根据权利要求10所述的标定装置，其特征在于，
所述第一线性函数关系表达式为x＝k1L+b，其中，L为所述光纤光栅温度传感器的拉伸变形量，x为所述光纤光栅温度传感器的与所述拉伸变形量对应的波长，k1为所述第一线性系数且k1≠0，b为所述第一常数项系数。
12.根据权利要求8所述的标定装置，其特征在于，所述波长关系获取模块包括：
波长值获取单元，用于调节待标定的光纤光栅应变传感器和所述光纤光栅温度传感器所在标定环境的温度，获取不同温度值对应的所述光纤光栅应变传感器的波长和所述光纤光栅温度传感器的波长；
波长函数解算单元，用于基于不同温度值对应的所述光纤光栅应变传感器的波长和所述光纤光栅温度传感器的波长，计算所述光纤光栅应变传感器和所述光纤光栅温度传感器间波长的函数关系。
13.根据权利要求12所述的标定装置，其特征在于，所述波长函数解算单元包括：
波长函数表达式构建子单元，用于构建所述光纤光栅应变传感器的波长和所述光纤光栅温度传感器的波长的第二线性函数关系表达式；
所述波长值获取单元还用于获取两个温度值中每个温度值对应的所述光纤光栅应变传感器的波长和所述光纤光栅温度传感器的波长；
所述波长函数解算单元还用于根据所述每个温度值对应的所述光纤光栅应变传感器的波长和所述光纤光栅温度传感器的波长，计算所述第二线性函数关系表达式的第二线性系数与第二常数项系数，得到所述光纤光栅应变传感器和所述光纤光栅温度传感器间波长的函数关系。
14.根据权利要求13所述的标定装置，其特征在于，
所述第二线性函数关系表达式为y＝k2x+c，其中，x为获取的温度值对应的所述光纤光栅温度传感器的波长，y为所述获取的温度值对应的光纤光栅应变传感器的波长，k2为所述第二线性系数且k2≠0，c为所述第二常数项系数。
15.一种光纤光栅应变传感器的标定***，其特征在于，所述标定***包括：
存储器，用于存储程序；
处理器，用于运行所述存储器中存储的所述程序，以执行以下步骤：
获取已标定的光纤光栅温度传感器的波长与拉伸变形量的函数关系；
获取预设标定环境中待标定的光纤光栅应变传感器与所述光纤光栅温度传感器间波长的函数关系；
通过所述波长与拉伸变形量的函数关系和所述波长的函数关系，计算所述光纤光栅应变传感器的波长与拉伸变形量的函数关系，标定所述光纤光栅应变传感器的灵敏度系数；
显示器，用于显示所述光纤光栅应变传感器的灵敏度系数。
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