申请/专利权人：武汉雷施尔光电信息工程有限公司

申请日：2021-11-02

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN113959602B

主分类号：G01K15/00

分类号：G01K15/00;G01K11/3206

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.26#授权;2022.02.15#实质审查的生效;2022.01.21#公开

摘要：本发明提供了一种光纤光栅高温传感器超量程使用的系数快速修正方法。所述修正方法首先将光纤光栅高温传感器的初始标定点矩阵划分为若干个二维数组采用多项式拟合分别获取各光栅测点的初始温度系数，并通过实测温度、标准基准波长及拟合的公式计算出校正后的基准波长，构造新的拟合三次方程，然后按照初始标定点温度代入新拟合的三次方程中计算并推算出理论波长，得到基准修正点数组N，再配合进行少量的基于基准温度校正和自适应温度试验得到系数修正点矩阵S，并将数组N和点矩阵S进行加权合并运算得到自适应数组R，并拟合出修正后温度系数。本发明修正方法简单，且修正后数据准确，实现了提高传感器测量精度的目的。

主权项：1.一种光纤光栅高温传感器超量程使用的系数快速修正方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1：确定光纤光栅高温传感器出厂的初始标定点矩阵M＝[λx,y,tx,y]，其中x代表光纤光栅高温传感器的光栅测点数量，Y代表各光栅测点进行初始标定时标定点的数量；tx,y表示索引x,y下的标定点所示温度，λx,y表示标定点所示温度tx,y对应条件下栅点反射波中心波长；将多维数组M按各光栅测点划分为若干个二维数组即对应波长温度点数组，取数组M中温度临近100℃值定义其波长为基准波长λ0x,1，以Δλx,y＝λx,y’-λ0x,1λ0x,1*1000为自变量，温度tx,y为因变量，采用多项式拟合分别获取各光栅测点的初始温度系数ax,bx,cx,dx，其中ax为三次项系数，bx为二次项系数，cx为一次项系数，dx为常数项；步骤2：记光纤光栅高温传感器在常压下沸水温度100℃时的标准基准波长为λx,1’，校正后的基准波长为λx,1，即得到标准基准波长与校正后的基准波长偏差Δλx＝λx,1’-λx,1；依据步骤1中的温度系数ax,bx,cx,dx与实测温度tx,1代入拟合的三次方程ax*Δλx,13+bx*Δλx,12+cx*Δλx,1+dx＝tx,1求实根，该实根记为kx，且满足关系式kx＝Δλxλx,1*1000；再参考测定的标准基准波长为λx,1’计算出校正后的基准波长λx,1＝1000kx+1000*λx,1’；步骤3：依据步骤1中的温度系数ax,bx,cx,dx’及步骤2中计算出的校准后的基准波长λx,1构造修正后的基准温度波长关系曲线，然后按照初始标定点温度tx,y，代入新拟合的三次方程ax*Δλx,y3+bx*Δλx,y2+cx*Δλx,y+dx＝tx,y求其实根从而计算出基准修正后的相应波长偏差Δλx,y，然后根据等式Δλx,y＝λx,y’-λx,1λx,1*1000，推算出理论波长λx,y’，从而得到基准修正点数组N＝[λx,y’,tx,y]；步骤4：采用传感器温度自适应试验装置针对光纤光栅高温传感器进行温度自适应试验，收集传感器温度自适应试验装置中发热结构多次升温达到热平衡时记录的参考温度tx,z和波长λx,z，得到系数修正点矩阵S＝[λx,z,tx,z]，其中z代表自适应修正试验次数；步骤5：将步骤4中得到的系数修正点矩阵S＝[λx,z,tx,z]与步骤3中的基准修正点矩阵N＝[λx,y’,tx,y]进行加权合并运算，矩阵S加权比例应高于矩阵N，从而得到自适应矩阵R＝[λx,k,tx,k]，其中y≤k≤y+z；步骤6：依据步骤5中的自适应数组R，按照光栅测点数量x划分为若干个二维矩阵，再采用梯度下降法三次拟合函数模型，分别获取各光栅测点的修正后温度系数ax’,bx’,cx’,dx’，得到波长—温度修正公式：ax’*Δλx,y3+bx’*Δλx,y2+cx’*Δλx,y+dx’＝tx,y，其中Δλx,y＝λx,y’-λx,1λx,1*1000。

全文数据：

权利要求：

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