[实用新型]一种光纤光栅传感器阵列的温度标定装置

说明书

一种光纤光栅传感器阵列的温度标定装置，包括水浴池、温度计、光纤光栅传感器阵列、光纤光栅解调仪。所述水浴池包括内、外嵌套的容器、隔热体，内层容器底部与隔热体上支撑面粘贴，隔热体下支撑面与外层容器内底粘接，夹层中充满空气，形成天然的绝热层。内层容器的内底部设有固定架，固定架上固定光纤光栅传感器阵列，光纤光栅传感器阵列连接光纤光栅解调仪。内、外嵌套的容器顶部放置绝热盖，温度计的测温探头插入绝热盖的预留孔中，温度计的测温探头部分没入水中，温度计的显示模块用于实时监测和显示水环境温度。本实用新型克服了现有恒温箱和恒温油浴锅精度不够、标定时间长、系统搭设复杂等问题，具有精度高、速度快、操作简单等优点。

技术领域

本实用新型涉及光纤温度传感领域，具体涉及一种光纤光栅的温度标定装置及方法。

背景技术

随着温度传感器应用领域的不断拓展，对高精度分布式温度传感器阵列的需求已经非常迫切。与传统电类温度传感器(铂电阻、热电偶等)相比，光纤光栅温度传感器阵列具有不产生自热、抗电磁干扰、高灵敏度、轻质柔性、多参量复合传感、大空间分布式测量及便于组网的显著优点，在高精度温度传感领域应用潜力巨大。但光纤光栅传感器直接解调的是波长，在工程应用时，需要对光纤光栅传感器的温度特性进行标定。常规光纤光栅温度传感器的标定方法是直接将传感器本身置于恒温气体箱或恒温液体浴槽内，由恒温气体箱或恒温液体浴槽均通过自带的加热源来改变内部温度。实践中发现，采用直接加热方式来改变空气或液体的温度，受热源工作方式、安装位置，以及介质本身热传导特性的限制，恒温气体箱或恒温液体浴槽内部的温度分布存在明显的不均匀，尽管有风扇或搅拌器辅助热扩散，但装置内不同位置的温度差异仍然很大，如某品牌恒温气体箱显示的温度精度0.1℃，但实际箱内的温度差大于0.5℃，恒温油浴锅加热源附近和远离区域的温差大于0.5℃。受上述装置精度的限制，传统的光纤光栅传感器温度精度一般标称为0.5℃。这种精度很难满足诸如大坝温度场、水环境、土壤含水率监测等高精度的温度场监测，例如对水环境的温度梯度进行监测时，需要光纤光栅传感器的温度测量精度要求优于0.1℃。

此外，光纤光栅传感器阵列是一种线性结构，采用传统方法对长距离的线性传感器阵列进行标定时，需要构建大体积、内部温度场分布均匀的恒温标定装置，这涉及配套的结构及水电等硬件建设，投入大，经济效益差。

发明内容

为克服现有恒温装置温度精度不够、标定时间长、系统搭设复杂等方面的不足。本实用新型提供了一种光纤光栅传感器阵列的温度标定装置，利用导热性良好的水作为介质，采用独立外加热方式产生热水，通过冷热水勾兑改变标定装置中水环境的温度均衡性，实时测量水温和波长，获取温度-波长的特性曲线。本实用新型克服了现有恒温装置精度不够、标定时间长、系统搭设复杂等问题，具有标定精度高、速度快、操作简单等优点，在光纤光栅传感器阵列的温度特性标定中具有重要的应用价值。

本实用新型采取的技术方案为：

一种光纤光栅传感器阵列的温度标定装置，包括水浴池、温度计、光纤光栅传感器阵列、光纤光栅解调仪。所述水浴池包括内、外嵌套的容器、隔热体，内层容器底部与隔热体上支撑面粘贴，隔热体下支撑面与外层容器内底粘接，夹层中充满空气，形成天然的绝热层。内层容器的内底部设有固定架，固定架上固定光纤光栅传感器阵列，光纤光栅传感器阵列连接光纤光栅解调仪。

内、外嵌套的容器顶部放置绝热盖，温度计的测温探头插入绝热盖的预留孔中，温度计的测温探头部分没入水中，温度计的显示模块用于实时监测和显示水环境温度。

该装置还包括一个加热装置，加热装置用于快速加热一定体积的水至沸腾，与水浴池中的冷水勾兑。

该装置还包括恒温气体箱，用于为水浴池提供外围环境温差。

所述固定架为三脚支撑的环形结构，采用热传导性差的树脂制作而成，固定架胶结固定在内层容器的内底。

所述光纤光栅传感器阵列通过尼龙扎带固定在水浴池内的固定架上。