[发明专利]基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置及方法

权利要求书

1.一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置，其特征在于，包含光路系统和解调系统；

光路系统包括高精度位移台，FPI谐振腔，光纤和光纤光栅温度传感器；

待测光纤光栅应变传感器设于光纤上；

高精度位移台使光纤产生拉伸，进而使光纤光栅应变传感器产生应变，同时使FPI谐振腔腔长产生大小相等，方向相反的变化，光纤光栅应变传感器的应变引起应变传感器光纤光栅中心波长的变化，FPI谐振腔腔长的变化引起FPI谐振腔干涉光谱的变化；

环境温度变化引起光纤光栅温度传感器和待测光纤光栅应变传感器中心波长的变化；

解调系统用于获取FPI谐振腔的干涉光谱，并根据干涉光谱得到FPI腔长的变化值；解调系统用于获取光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器的中心波长，并通过中心波长得到经温度补偿后光纤光栅应变传感器的应变值；

解调系统根据FPI腔长的变化值得到标准应变值，进而根据标准应变值和经温度补偿后光纤光栅应变传感器的应变值，得到光纤光栅应变传感器的测量精度；所述标准应变值为FPI腔长的变化值与所述光纤拉伸前长度的比值。

2.根据权利要求1所述的一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置，其特征在于，光路系统还包括光学平台；

所述FPI谐振腔由固定件和移动件构成；所述固定件固定在光学平台的第一端；移动件与高精度位移台固定连接；光纤第一端与光学平台的第二端固定连接，光纤第二端与高精度位移台固定连接；

所述FPI谐振腔的腔长方向与光纤光栅应变传感器的轴向处于同一直线L₀上；所述高精度位移台可沿所述直线L₀移动；

所述光学平台在直线L₀的尺寸＞1m。

3.根据权利要求2所述的一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置，其特征在于，所述高精度位移台沿所述直线L₀移动的最大距离≥1cm，步进间隔≤1μm；

所述高精度位移台可沿与直线L₀垂直的方向进行调整，使FPI谐振腔的腔长方向与光纤光栅应变传感器的轴向处于同一直线L₀上。

4.根据权利要求2所述的一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置，其特征在于，所述FPI谐振腔中的固定件为高反射镜，移动件为镀膜光纤，所述镀膜光纤端面和高反射镜之间形成干涉腔；所述高反射镜的镜面反射率≥90％；所述镀膜光纤的透射比为50％。

5.根据权利要求1所述的一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置，其特征在于，所述光路系统还包括传输光缆，所述解调系统通过传输光缆获取FPI谐振腔的干涉光谱以及光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器的中心波长。

6.根据权利要求1所述的一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置，其特征在于，所述解调系统包括FPI解调仪、光纤光栅解调仪和工控计算机；

FPI解调仪包括FPI光源和FPI处理模块；FPI光源向FPI谐振腔发出探测光；FPI处理模块获取FPI谐振腔的探测光干涉光谱，并根据干涉光谱得到FPI腔长的变化值；

光纤光栅解调仪包括光纤光栅光源和光纤光栅处理模块；光纤光栅光源向光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器发射探测光；光纤光栅处理模块获取光纤光栅应变传感器和光纤光栅温度传感器的中心波长，并根据中心波长得到经温度补偿后光纤光栅应变传感器的应变值；

工控计算机用于实现光纤光栅解调仪和FPI解调仪上位机的运行，对光纤光栅解调仪和FPI解调仪的工况进行监测和控制；并根据FPI腔长的变化值得到标准应变值，进而根据标准应变值和经温度补偿后光纤光栅应变传感器的应变值，得到光纤光栅应变传感器的测量精度；所述标准应变值为FPI腔长的变化值与所述光纤拉伸前长度的比值。

7.根据权利要求6所述的一种基于FPI干涉仪的光纤光栅应变传感器精度测量装置，其特征在于，所述FPI解调仪的解算精度≤1μm，解调频率≥10Hz；光纤光栅解调仪的测量通道≥2。