基于BOTDA的光纤环应力标定实验及其分布测试

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基于BOTDA的电力特种光缆应力应变研究

０引言
电力特种光缆线路无故障运行以及系统通信的安全可靠性非对
常重要。目前电力行业还普遍缺乏对于电力特种光
Ａｂｔａｔｎｏｄｒｔｌｎｔｌｄｓｏｓｉｐｉａａｌｍｅｈｎｃｌｐｏｅｔｎｔｒｎｎｒｖｎｉｄｎｆｉｒｓｄｅｔｓｒｃ：Ｉｒｅｏｅｉｍｉａｅｂｉｐｔｎｏｔｌｃｂｅｎｃｃａｉａｒｐｒｙｍｏｉｉｇａｄｐｅｅｔｈｄｅａｌｅｕｏｏｕｍｅｈｎｃｌｅｆｒｎｅｄｇａａｉｎｃａｉａｒｏｍａｃｅｒｄｔ，ｗｅｓｕｙｔｅｔｅｒｆｆｂｒｅｃｓｅｇｈｉｐｉａａｌｓａｄｔｅｍｏｉｒｇｐｉｃｐｅｐｏｔｄｈｈｏｙｏｉｅｘｅｓｌｎｔｎｏｔｌｃｂｅｎｈｎｔｉｒｎｉｌｓｃｏｎｏＯＴＤＡｎｆＢａｄＯＴＤＲ．ＵｓｎｈＯＴＤＡｎｔｒｇｔｃｎｌｇ，ｗｅｃｎｕｔｍｏｉｏｉｇｅｐｒｎｓｆｒｔｅｆｂｒｓｒｉｎｉｇｔｅＢｍｏｉｉｅｈｏｏｙｏｎｏｄｃｎｔｒｎｘｅｉｍｅｔｏｈｉｅｔａｎｉｔｅｃｂｅ．Ｉｏｈａｌｓｎｃｍｂｎｔｎｗｉｈｏｅｉａｎｌｓｓｉａｉｔｔｅｒｔｌａａｙｉ，ｗｅｏｔｉｈｅａｉｎｈｐｏｉｅｔａｎｃａｇｓｗｉｈａｌｔｅｓｏｈｃｂａｎｔｅｒｌｔｏｓｉｆｆｒｓｒｉｈｎｅｔｔｅｃｂｅｓｒｓ，ｂｈｓｒｉｎｃａｉａｒｐｒｉｓｔａｎａｄｍｅｈｎｃｌｏｅｔｅ，ｗｈｃａｃｓａｐｅｒｉｇｆｒｔｅｐｔｎｉｌｅｈｎｃｌｒｐｒｙｄｔｒｒｔｎｏｐｉａａｐｉｈｃｎａｔｒｗａｎｎｏｈｏｅｔａｍｃａｉａｏｅｔｅｅｉａｉｆｏｔｌ — ａｐｏｏｃｃｂｅ．ｌｓＫｗｏｄ：ＯＴＤＡ；ＯＴＤＲ；ｓｒｓ — ｔａｎ；ｏｔａｉｅａｌ；ｍｏｉｏｉｇｒｓＢｔｅｓｓｒｉｐｉｌｆｒｃｂｅｃｂｎｔｒｎ

基于BOTDR的分布式光纤传感器标定实验研究

ＳｔｄｎｃｌｂａｉｎｏｉｔｉｕｅｐｔｃｌｆｂｒｓｎｓｒａｅｎＢＯＴＤＲｕｙｏａｉｒｔｏｆｄｓｒｔｄｏｉａｉｅｅｏｓｂｓｄｏｂ
ＳｕｏＷｅｂｉＳｈｉＢｉＺｈａｇＷｅｎｎｎｎｉＣｕｅｉｎｇＩｉｉｉＨｌａｕＪｅＧａｕｑｏＪｎｉ
维普资讯
第２卷７
第９期
仪器仪表学报
ＣｈｎｓｏｒａｆＳｃｅｉｉｎｓｒｍｅｉｅｅＪｕｎｌｉｎｔｆｃＩｔｕｎｔｏ
Ｖｏ．７ＮＯ９１２．
Ｓｅ．２０６ｐ０
２００６年９月
ｃｅｔｏｆｄｓｒｂｅｐｔｃｌｎｂｅｅｏｒｂｓｄｏｎＢｒｌｏｎＯｐｔｃｌＴｉｅＤｏｍａｎＲｅｌｃｏｍｅｅＢ（ＴＤＲ）ｉｎｉｔｉｕｔｄｏｉａｒｓｎｓａｅｉｌｕｉｉａ— ｍｉｆｅｔｔｒ（）．ＡｃｒａｎｔｐｅｏｅｔｉｙｆＳＭｙｏｐｔｃｌｆｂｅｔｉｍｅｅ０ｍｓｔｓｅＮｌｎｏｉａｉｒｗｉｈａｄａｔｒｏｆ９０￣ｗａｅｔｄ．ｔｅｈｅｔｍｐｅａｕｅｃｅｆｃｅｆｒｔｒｏｆｉｉｎｔｏ
基于ＢＤＲ的分布式光纤传感器标定实验研究ＯＴ
索文斌施斌张
巍崔何亮刘杰高俊启
（京大学地球科学南系光电传感工程监测心南京２０９）中１０３

基于BOTDA技术的分布式光纤温度传感试验系统

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基于BOTDA的分布式光纤温度传感测量实验研究

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２０１４年第３３卷第４期
传感器与微系统（ＴｒａｎｓｄｕｃｅｒａｎｄＭｉｃｒｏｓｙｓｔｅｍＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ）
３５
基于ＢＯＴＤＡ的分布式光纤温度传感测量实验研究
ｔｈｅｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｌａｙｅｒｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅａｓｕｒｉｎｇｏｐｔｉｃｌａｉｂｆｅｒａｆｆｅｃｔｓｐｒｅｃｉｓｉｏｎｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ａｎｄｔｈｅｂａｒｅｉｆｂｅｒｈａｓｈｉｇｈｅｒｐｒｅｃｉｓｉｏｎ，ｂｕｔａｌｓｏｉｓａｆｆｅｃｔｅｄｅａｓｉｌｙｂｙｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｎｄｉｓｅａｓｉｌｙｂｒｏｋｅｎ，ＳＯｉｍｐｒｏｖｅｐｒｏｔｅｃｔｉｖｅｌａｙｅｒｏｆｏｐｔｉｃａｌｉｆｂｅｒｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｍｅｓｕａｒｅｍｅｎｔｐｒｅｃｉｓｉｏｎ．Ｐｒｏｐｏｓｅａｋｉｎｄｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｗｈｉｃｈｕｓｅｓｔｈｅｒｍａｌｇｒｅａｓｅａｐｐｌｙｏｎｏｐｔｉｃｌａｉｆｂｅｒ，ｉｍｐｒｏｖｅｓａｃｃｕｒａｃｙｏｆｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｅｓｕａｒｅｍｅｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＢＯＴＤＡ；ｄｉｓｔｉｒｂｕｔｅｄ；ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓｅｎｓｉｎｇ；ｔｈｅｒｍａｌｇｒｅａｓｅ

基于BOTDA的分布式光纤传感技术研究进展

ｐｅｄｅｃｓｏｉｌｉｒｑｕｎｃｈｉｔｏｅｐｒｔｅａｔａｎ．ＴｈｅｉｉｒｕｃｎｄｅａｌｔｕｒｅｔｓａｕｓｏｔｅｅｒｈａｎｎｅｆＢｒｌｏｕｎｆｅｅｙｓｆｎｔｍｅａｕｒｎｄｓｒｉｎｔｎｔｏｄｅｓｉｔｉｈｅｃｒｎｔｔｆｉｓｒｓａｃｔｈｏｅａｂｒｄ，ｒｓａｃｅｈｏｍｎｄａｏａｅｅｒｈｍｔｄ，ｔｍｐｅａｕｅ。ｓｒｉｎｓｔａｅｏｌｉｎｄｔｙｎｍｉａｇｅｏｆｍｅｓｅｅｎｎ一ｅｒｔｒｔａｎａｄｐａｉ１ｒｓｕｔｏｎａｈｅｄａｃｒｎａｕｒｍｎｔａｄａａ１ｚｓｔｘｓｉｏｅｇｏｍｍｅｃａｌｖａｌｌＴＤＡ — ａｅｏｙｅｈｅｅｉｔｎｇｆｒｉｎｃｒｉｌｙａｉａｂｅＢＯｂｓｄｐｒｄｕｃｓａｄｔｅｒｓｃｆｃｔｏｎｓａｄｔｅｍａｎｐｒｌｍｓｗｉｈｔｔｎｈｉｐｅｉｉａｉｎｈｉｏｂｅｔｈｅＢ０ＴＤＡｅｈｎｏ．Ｆｉａｌｔｃｏｌｇｙｎｌｙ。ｉｏｉｓｏｈｅａｅｓｏｔｐｌｃｔｏｎｈｅｔｅｔｖｅｏｐｅ．ｔｐｎｔｕｔｔｒａｆｉｓａｐｉａｉｎｓａｄｔｒｎｄｏｆｉｓｄｅｌｍｎｔＫｅｒ：ＢＯＴＤＡ；ｉｌｕｉｒｑｕｎｃｈｆ；ｅｐｅａｕｅ；ｔａｉｓａｔａｅｏｌｔｏｎｙｗｏｄｓＢｒｌｏｎｆｅｅｙｓｉｔｔｍｒｔｒｓｒｎ；ｐｉΒιβλιοθήκη ｒｓｕｉ０引言

基于BOTDA技术的分布式光纤温度传感试验系统

窄带激光器、声光调制器、冲发生器、脉环形器、频率计数器、电探测器及相应光学器件组成。进行了温度传感试验，光获
得传感光纤处于２５℃ 、５℃ 、５℃ 及５３４５℃ 时的布里渊频移谱，过对不同温度下频移谱峰值进行拟合得出该系统的温通
２１０１年
仪表技术与传感器
ＩｓｕｎＴｃｎｑｅａｄＳｎｏｎｔｍｅｔｒｅｈｉｕｎｅｓｒ

２０１１Ｎｏ２．
第２期
基于ＢＤＯＴＡ技术的分布式光纤温度传感试验系统
黄军芬黄民双冯音琦薛龙孙亚玲，，，，
ｓｅｔｍｓｏ５ ℃ ，５ ℃ ，５ｏｎ５ ℃ ｗｓａｈｅｅ．ＴｅｓｓｅＳｔｍｐｒｔｒｏｆｃｅｔａｏｙｆｔｇｔｅｐａａｕｓｐｃｒｆｕ２３４Ｃａｄ５ａｃｉｖｄｈｙｔｍ’ ｅｅａｕｅｃｅｉｎｓｇｔｔｎｅｋｖｌｅｉｗｂｉｉｈ
度系数。进行了分布式光纤温度传感试验，将传感光纤分成３段，中间段置于温控箱中，节温控箱的温度，中间段温调使度不同于其他两段，扫描泵浦激光频率，使得处于室温下的传感光纤中发生受激布里渊散射，利用示波器获取了当光脉冲
为２ｓ系统输出电压信号波形。时关键词：布式光纤传感；仑兹函数拟合；里渊频谱；分洛布温度分辨率
ｔｒｎｏｒｓｏｄｎｐｉａｐａａｕ，ｔ．Ｔｅｔｍｐｒｔｒｅｓｎｘｅｍｅｔａｅｆｒｄ，ｎｅＢｉｏｉｅｕｎｙｓｉｏｓａｄｃｒｅｐｎｉｇｏｔｌｐｒｔｓｅｃｈｅｅａｕｅｓｎｉｇｅｐｒｎｓｐｒｍｅａｄｔｒｌｕｎｆｑｅｃｈｆｃａｉｗｏｈｌｒｔ

基于BOTDA分布式光纤的大型起重设备的结构应力监测

基于BOTDA分布式光纤的大型起重设备的结构应力监测
大型起重设备是码头、工地等地方常见的工业设备,该设备处于工程建设中至关重要的环节,同时它的结构安全对工程的进度、周围财产的安全起着决定性的作用,在此对大型起重设备的结构应力监测至关重要。

在结构应力监测当面,传统结构应力监测技术有应变片结构应力测量技术、光纤光栅结构应力测量技术等。

对于传统的结构应力测量技术只能实现一条直线上的离散点的应力测量,本文利用了一种新型的基于布里渊光时域分析技术的分布式光纤传感技术来测量大型起重设备的结构应力,该技术的相对优点在于能够分布式的把光纤覆盖的地方的应力通过布里渊频移的方式表现出来,设计算法,从而把结构应力在一维直线上连续的表现出来,继而扩充到二维,应用到大型起重设备。

设计了一维分布式光纤测量结构应力及其标定系统,该系统由分布式光纤测量仪器、分布式光纤、应变片结构应力检测系统、承重钢管组成;设计了二维分布式光纤测量平面结构应力监测系统,和其相对应的应力标定系统,该系统由分布式光纤测量仪器、分布式光纤、应变片结构应力检测系统、二维平面组成;设计该技术在起重机模型以及现场中的应用。

结合这三个系统,分析分布式光纤传感技术在测量大型起重设备结构应力中的精度,以及如何提高其分辨率。

研究结果说明本课题提出的方法能对大型起重设备的结构应力进行准确的测量,该方法解决了传统应力测量方法只能测量点应力分布的局限性,可以分布式的测量沿光纤方向的应力测量。

基于BOTDR的分布式光纤应变检测系统

基于BOTDR的分布式光纤应变检测系统随着我国基础建设规模的扩大,隧道、桥梁、大坝等基础设施数量不断增大,其长期运行带来的安全隐患问题也不断增加;同时由于环境破坏严重,诸如山体滑坡、地表塌陷等地质灾害也时常发生。

因此如何对大规模基础设施和特殊地貌区进行结构健康监测和灾害预警具有重要意义。

结构健康监测多数基于应变检测实现,传统的应变检测技术主要依靠应变片或者振弦式应变传感器来实现点式测量,这两者易受环境腐蚀,不宜长期检测,同时在大规模测点容量的应用场合中,点式传感器布设冗杂、信号传输不便、抗电磁干扰差,给工程应用带来困难。

相比于传统应变传感器,分布式光纤应变传感器具有抗电磁干扰、集传输与传感为一体、耐高温、灵敏度高、体积小等优点,特别适合在易燃、易爆、受限空间及强电磁干扰等恶劣环境下使用。

而基于BOTDR的分布式光纤传感技术除以上优点外,还有带宽大、损耗低,传感距离长等特点,可以很好完成健康检测和预警任务。

首先通过布里渊散射特性分析基于BOTDR的应变传感机理,得出布里渊频移与应变的线性关系,并理论分析相干检测的机制,以结合微波扫频技术给出应变传感系统的总体设计方案。

随后分析布里渊散射谱的特征,以此阐述洛仑兹曲线拟合算法(L-M算法)的流程和意义,并根据检测方式和数据采集装置的特点设计出基于LabVIEW的应变解调软件。

其次,为便于样机集成,根据实验室现有的AD9467模数转换芯片和Kintex-7系列XC7K325T开发板卡,基于Verilog语言设计出了AD采集和PCIe DMA高速数据传输软件模块,并完成每个程序功能的初步验证,为后期设计完整的高速采集卡奠定了基础。

最后根据总体设计方案,搭建出实验传感系统,进行拉伸实验,在10.19km的传感光纤末端处3.9m长度上施加0με-8000με的应变,解调的频移误差为±1.05MHz,对应应变测量误差为±24.35με,因此本分布式光纤应变检测系统可为工程设施、特殊地貌区的结构健康监测提供一种可行的检测方案。

基于BOTDA的光纤环应力标定实验及其分布测试

Science &Technology Vision科技视界0引言基于sagnac 效应的光纤陀螺具有灵敏度高、动态范围大、启动时间短、可靠性高等优点,已成为惯性制导领域内主流惯导器件,是当前惯性制导领域的研究热门[1-3]。

光纤陀螺通过缠绕多匝光纤增强sagnac 效应来增强光纤陀螺的角速率灵敏性,作为光纤陀螺的核心部件,光纤环的缠绕方式及其应力分布一定程度上制约了光纤陀螺的精度和灵敏度。

对光纤环应力分布性能的测试评价,对高精度的光纤陀螺光纤环的绕制工艺和结构设计有着重要的指导意义[2-4]。

对光纤环绕制工艺和性能的评价是困扰光纤陀螺行业的一个重要课题,一般通过测量对比绕环前后光纤环圈的损耗和偏振串音变化来确定环圈性能状况。

这是一种整体参数测量的方法,虽然有一定的参考价值,但难以描述产生上述性能的光纤环内部的参数(主要是应力/温度变化分布)信息。

要想获得光纤应变分布状况,需要获得光纤内部信息。

对光纤环内部信息的检测,传统方法是利用布里渊光学时域反射计(BOTDR)检测光纤环的应力分布[5~7],但该方法空间分辨率(一般在m 级别)和传感灵敏度较低,难以实现光纤环应力分布的高精度测试,也不能实时在线监测光纤环的绕环质量。

此外近些年来天津大学姚晓天教授为首的课题组采用基于白光干涉法原理的偏振串扰分析法对光纤环的质量进行评估,针对光纤环绕制过程中出现的串扰现象提出了相应的解决方案。

但该方法本底噪声较大,不能直观的描述光纤环内部的应力分布情况,难以对绕环工艺进行改进。

本文针对上述两种方案的不足,提出采用基于BOTDA 技术的光纤应力分析仪对光纤环的应力分布进行测试。

文章在介绍BOTDA 应力分布测试原理的基础上,采用应力拉伸标定的方法对光纤环进行应变标定和修正补偿,确定光纤环的应变灵敏度系数,对光纤环的应力分布进行测试。

1测试原理1.1BOTDA 应力分析仪原理BOTDA 的测试原理是基于光在光纤传输过程中的布里渊散射效应,由光纤中的光学光子与光纤中声学声子发生非弹性碰撞产生。

PPP_BOTDA分布式光纤传感技术及其在试桩中应用_江宏

为了验证 PPP-BOTDA 技术在试桩中的可靠性，在现场进行的管桩负摩阻力测试中，同时采用 PPP-BOTDA 技术和滑动测微计，测定桩身应变。测试结果表明二者具有很好的一致性，得到了各级荷载下摩阻力和端阻力的变化规律，揭示了桩身荷载传递机制。
2 PPP-BOTDA 工作原理
PPP-BOTDA 通过改变泵浦光的形态，在测量的脉冲光发出前，增加一段预泵浦脉冲波来激发声子，测量原理图[2－3]如图 1 所示。
SBS/ dB
90
阶梯式脉冲
仅脉冲预泵浦光
86
仅脉冲光
82
78
74
70 10.3 10.5 10.7 10.9 11.1 11.3 布里渊频率 / GHz
图 5 A 点的布里渊频谱 Fig.5 Spectra of A (3 types of pulse)
D = 1 ns t Dpre = 13 ns (a) 泵浦光(阶梯式脉冲 AP(t))
中图分类号：TU 197
文献标识码：A
PPP-BOTDA distributed fiber optic sensing techniques and its application to pile tests
JIANG Hong
(Earth Products China Limited, Shanghai 201101, China)
的应变测量精度。文中重点介绍了 PPP-BOTDA 工作原理以及技术验证，并在国内首次将 PPP-BOTDA 技术应用于管桩桩身
应变测量，与同时进行的滑动测微计实测数据进行对比，结果表明 PPP-BOTDA 可作为一种新型的桩基测试技术加以推广。
关键词：脉冲预泵-布里渊时域分析；空间分辨率；管桩检测

基于BOTDA的钢结构全尺度应变监测方法及其试验研究_王麒

and make maintenance decisions． Distributed optical fiber sensing technology has advantages such as the applicability
for distributed installation and the resistance to electromagnetic interference，which is suitable for monitoring the full
CHINESE JOUＲNAL OF SENSOＲS AND ACTUATOＲS
Vol. 28 No. 3 Mar． 2015
Experimental Ｒesearch on Full Scale Strain Monitoring for Steel Structure Based on BOTDA*
点。本文研究成果可用以集成大型钢结构健康监测系统，实现钢结构的全寿命健康状态评估。
关键词：钢结构；应变；分布式光纤传感技术；健康监测
中图分类号： TU317． 3
文献标识码： A
文章编号： 1004 － 1699（ 2015） 03 － 0443 － 06
钢结构由于钢材具有强度高，质量轻，塑性和韧性好，安装方便、施工期短等优点，同时还是理想的弹性材料，故钢结构应用范围越来越广。房屋建筑
1基于botda的钢结构全尺度应变监测方法11botda监测原理基于布里渊散射的分布式光纤传感技术利用光纤应力和温度变化引起布里渊散射光中心频移改变这一特性实现长距离光纤的应变和温度监测光纤的布里渊频移量与光纤应变温度之间存在线性关系其关系如式1所示
第 28 卷第 3 期 2015 年 3 月

应力应变论文

实验应力分析结课论文第一部分分布式光纤光栅BOTDA/R原理及工程应用1、光纤中的布里渊散射及其传感机理（1）布里渊散，在光纤中传播的光波，其大部分是前向传播的，但由于光纤的非结晶材料在微观空间存在不均匀结构，有一小部分光会发生散射。

光纤中的散射过程主要有三种：瑞利散射、拉曼散射和布里渊散射，它们的散射机理各不相同。

其中，布里渊散射是光波与声波在光纤中传播时相互作用而产生的光散射过程，在不同的条件下，布里渊散射又分别以自发散射和受激散射两种形式表现出来。

BOTDA 图在注入光功率不高的情况下，光纤材料分子的布朗运动将产生声学噪声，当这种声学噪声在光纤中传播时，其压力差将引起光纤材料折射率的变化，从而对传输光产生自发散射作用，同时声波在材料中的传播将使压力差及折射率变化呈现周期性，导致散射光频率相对于传输光有一个多普勒频移，这种散射称为自发布里渊散射。

自发布里渊散射可用量子物理学解释如下：一个泵浦光子转换成一个新的频率较低的斯托克斯光子并同时产生一个新的声子；同样地，一个泵浦光子吸收一个声子的能量转换成一个新的频率较高的反斯托克斯光子。

因此在自发布里渊散射光谱中，同时存在能量相当的斯托克斯和反斯托克斯两条谱线，其相对于入射光的频移大小与光纤材料声子的特性有直接关系。

由于构成光纤的硅材料是一种电致伸缩材料，当大功率的泵浦光在光纤中传播时，其折射率会增加，产生电致伸缩效应，导致大部分传输光被转化为反向传输的散射光，产生受激布里渊散射。

具体过程是：当泵浦光在光纤中传播时，其自发布里渊散射光沿泵浦光相反的方向传播，当泵浦光的强度增大时，自发布里渊散射的强度增加，当增大到一定程度时，反向传输的斯托克斯光和泵浦光将发生干涉作用，产生较强的干涉条纹，使光纤局部折射率大大增加。

这样由于电致伸缩效应，就会产生一个声波，声波的产生激发出更多的布里渊散射光，激发出来的散射光又加强声波，如此相互作用，产生很强的散射，这就是受激布里渊散射（SBS）。

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一
３５００４０Ｏ０４５００
１０．８１４２９１０８３８３９１０．８６素，等．光纤陀螺用光纤环的应力分布实验研究［Ｊ１．压电与声光，
可计算求得待定系数。、ｂ。分别表征布里渊散射式传感器的初始布里渊散射频率和应变灵敏度系数在确定待测光纤的应变灵敏度系数后．将数值输入系统参数进行光纤环的应变分布测试２．１应变灵敏度系数的标定选用化学粘胶剂将光纤粘贴在在位移拉伸系统上粘贴长度为，Ｊ，设置最小位移拉伸系统拉伸步进△ 。依次进行 △，Ｊ、２ＡＬ、３ＡＬ、４ＡＬ …ｎＡＬ等整数倍步进拉伸：应力分析仪实时记录不同拉伸步进下光纤的布里渊散射频率。当拉伸步进为ｉＡＬ．测试３组数据取频率的数学平均值作为该拉伸步进下的散射频率则在不同应变（
Ｓｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＶｉｓｉｏｎ
科技视界
Ｑ（。，６）： ∑ ： ∑（咒一一）２：ｍｉｎ
＝
科技・探索・争鸣
将求得的应变灵敏度系数输入应力分析仪．对光纤环的应力进行
（６）修正测试，测试结果如表２所示。测试结果表明，经标定后的光纤环应
理论值（ｓ）实测值（８）相对误差理论值（ｓ）实测值（￡）相对误差
１５００ｌ６００２０００２１００２５００２６０ｏ３Ｏｏｏ３１０Ｏ３５００１５０２ｌ６００２Ｏ０４２０９５．５２４９７８２５９７．５２９９９３０９８６３４８９Ｏ．１３％００Ｏ％０．２Ｏ％Ｏ．２１％０Ｏ９％０．１０％Ｏ．Ｏ３％ＯＯ５％０３１％４０００４１０Ｏ４５００４６００５０００５１ｏｏ５５００５６００６０００３９９７４０９２．３４５０２３４５９６．５４９８９．６５０８９３５４８８６５５９３．２６００２０．０８％０．１９％ＯＯ５％０：０８％Ｏ．２１％Ｏ．２１％０．２１％０．１２％Ｏ．０３％
Ｌ
，
，２
３
…
）下得到相应的布里渊散射频率数据（，Ｐ２３．．．
）。对不同应变量下的布里渊频率进行最／ｂ－－乘法的线性拟合．求得３６ｏｏ３６０２．３Ｏ．Ｏ６％６ｌ０ｏ６１０２０．Ｏ３％应变灵敏度系数重复测量３次或３次以上，取数学平均值作为该种光纤传感器的应变灵敏度系数具体测试过程中．为简便运算以５００￣ｅ为拉伸步进．测试３结论２０００１ｚｅ～６０００￣ｅ应变范围内光纤环圈的布里渊散射频率对不同应本文采用基于应变定义的位移拉伸法对光纤环进行应变标定．获变状态下的布里渊频谱峰值进行拟合利用拟合直线的斜率结合式得了待测光纤的应变灵敏度系数．能够精确有效的对光纤陀螺光纤环３，可得待测光纤的应变应变灵敏度系数ｒＯ．０４８１２ＭＨｚ／￣ｅ。的应力分布进行测试实验结果表明．经过标定后的光纤环在表１某型号光纤应变灵敏度系数的标定１５００１￣ｅ一６０００１ｘｅ的量程范围内．由应力分析仪测试．应变相对误差在参考应变量（ｓ）布里渊散射频率（ＧＨｚ）０．３２％以内，绝对误差小于２０１ｘｅ，符合高精度应力分布测试的要求．能２Ｏｏｏ１０．７４３３够满足当前工程科研的需要。实验中．出现两端测试结果吻合较好．中间微应变的绝对误差有些偏大的现象．可能由线性拟合误差带来．下２５００１０．７６６８２步的实验拟增加采样点和重复性实验的方法．减小数据拟合带来的３０ｏｏ１０．７９０５９差值影响。 ●
２００５，２７（２）：９８－１０１．［２］向强，吴衍海，等应力分析仪在光纤陀螺传感环圈测量中的应用［Ｊ】ｌ红外与激光工程．２００８．３７（Ｓ）：２６０ — ２６２
１
ｉ＝１
罟＿＿２有
）＝０
罟＝～（
＝０
力分布测试．ＢＯＴＤＡ的应变测试相对误差在Ｏ－３％附近波动．绝对误差较小（不超过２０ｓ），能够准确的反映被测光纤的受力情况，满足高㈩精度光纤环应力分布测试的需要。表２应变测试结果