[发明专利]一种分布式光纤应变传感标定系统及方法

说明书

本申请提出一种分布式光纤应变传感标定系统及方法，该系统包括底座、滑轨、滑动块、传动座、动力装置、光纤固定端、位移传动装置和测量装置；通过设置光纤固定端和滑动块，对光纤或光缆进行拉伸，通过其拉伸的变化量除以标测距，即得到分布式光纤传感系统的应变值，采用该办法更加直观准确的得到应变值，提高光纤应变传感出厂及安装施工的应变精度、灵敏度、测量范围等的指标准确性，确保工程应用效果优良。

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种分布式光纤应变传感标定系统及方法。

背景技术

光纤传感的机理是将光源入射的光束经由光纤送入传感前端，在传感前端内与外界被测参数发生相互作用，使传感前端中光的光学性质如光的强度、波长、频率、相位、偏振态等发生变化，成为被调制的光信号，再经过光纤送入光电器件、经解调后获得被测参数。

光纤传感具有很多优异的性能，例如：具有抗电磁和原子辐射干扰的性能，径细、质软、重量轻的机械性能；绝缘、无感应的电气性能；耐水、耐高温、耐腐蚀的化学性能；温度、应变、位移、振动、声波、辐射等多种物理量的感知性能；光损小、易集成、长距离的工程适用性能等，它能够在人达不到的地方(如高温区)，或者对人有害的地区(如核辐射区、危化场所)，起到实时感知监测的作用。

分布式光纤传感是利用光纤的一维空间连续特性进行测量的技术，在光纤长度方向上对沿光纤分布的环境参数进行连续测量，并获取被测量的空间分布状态和随时间变化的信息。目前技术成熟的分布式光纤传感技术主要有OTDR(光时域反射仪)、BOTDA(布里渊光时域分析)、BOTDR(布里渊时域反射)、DTS(分布式光纤拉曼温度传感)、sagnac(萨格纳克干涉仪)、michelson(迈克尔逊干涉仪)、OFDR、φ-OTDR(相位光时域反射仪)、COTDR(相干光时域反射仪)、FBG、P-OTDR(偏振光时域反射仪)、DVS(分布式光纤振动传感)、DAS(分布式光纤声音传感)等，可以用于几公里甚至上百公里的光损、温度、应变、振动、方向、声音等信息感知。但是由于分布式光纤传感是近些年发展的新技术，其产品化及工程适用性还有待解决。

光纤传感技术是近十多年来的热点技术，其在石油石化、土木建筑、航空航天、交通运输、军工、电力、消防、安防、医疗等行业得到快速发展，并取得不少落地技术应用。不同光感原理的光纤传感产品众多，光纤传感仪器设备基本上都已经成熟，但光纤传感的发展远远不能满足市场需求，主要表现在(1)感知物理量的传感比较单一，不能满足行业的广泛需求；(2)传感的行业适用性较差，需要匹配各行业特点定制开发专用传感；(3)多物理场耦合情况下的传感单一感知能力差，传感的物理场解耦技术有待解决；(4)光纤传感的封装工艺可靠性欠缺，需要新技术、新工艺和新材料来解决；(5)光纤传感的标定检测设备匮乏且技术不成熟，严重制约传感精度等关键指标。

例如，现有技术中与本发明最接近的技术方案是：“基于布里渊散射的光纤应变和温度同时标定装置和方法，授权号：CN 103115642 B”，该发明专利技术：本发明公开了属于分布式光纤传感测量技术领域，特别涉及一种基于布里渊散射的光纤应变和温度同时标定装置和方法。该装置包括光纤布里渊传感器测量设备，还包括防震支架、金属管以及恒温设备，该方法利用线膨胀系数较大且稳定的金属管制作应变标定装置，通过在金属管外壁刻写螺纹精确控制光纤位置；利用金属管上光纤同时承受应变和温度、松弛光纤只承受温度的特点，进行温度和应变的同时标定；使用恒温设备对金属管上光纤和松弛光纤施加精确可控的应变和温度；通过详细的标定步骤进行光纤应变和温度系数的标定；本发明通过设计光纤布里渊传感器的应变和温度高精度同时标定装置和方法，解决了应变标定误差大、应变和温度标定效率低的问题。