一種高溫環(huán)境下的光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器及檢測系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種高溫環(huán)境下的光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器及檢測系統(tǒng)，所述的應(yīng)變檢測器包括有敏感膜板和高溫光纖布拉格光柵傳感器，其中高溫光纖布拉格光柵傳感器包含有安裝方向彼此垂直的、兩端固定安裝在敏感膜板表面上的高溫光纖布拉格光柵橫向應(yīng)變傳感器和高溫光纖布拉格光柵軸向應(yīng)變傳感器；且還包含有非兩端固定方式安裝在敏感膜板表面上的高溫光纖布拉格光柵溫度傳感器。本實(shí)用新型的高溫環(huán)境下的光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器能夠?qū)崟r(shí)檢測高溫環(huán)境下管道的二維應(yīng)變情況，并在傳感系統(tǒng)內(nèi)部解決溫度補(bǔ)償?shù)膯栴}；該光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器具有抗電磁干擾、精度高、動態(tài)響應(yīng)快、體積小、重量輕、成本相對低廉等特點(diǎn)。
【專利說明】一種高溫環(huán)境下的光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器及檢測系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于光纖傳感設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種高溫環(huán)境下的光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器及檢測系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著能源開采規(guī)模的不斷擴(kuò)大，高溫管道已廣泛應(yīng)用于石油化工、航空航天、鋼鐵能源、環(huán)境保護(hù)、制藥等與國家經(jīng)濟(jì)命脈緊密聯(lián)系的行業(yè)。而每年都會有高溫管道爆炸和泄漏事故發(fā)生，防止爆管發(fā)生成為關(guān)注焦點(diǎn)。大量事故統(tǒng)計(jì)顯示，造成高溫管道泄漏和爆炸的主要原因是管壁腐蝕減薄和高溫蠕變。而且高溫管道的外壁失效應(yīng)變是一個(gè)非線性過程，即管道越接近失效爆裂，其外壁的應(yīng)變量越大。因此如果能夠獲取高溫管道的動態(tài)、實(shí)時(shí)、在線的應(yīng)變檢測數(shù)據(jù)，就可以預(yù)判管道的蠕變和爆裂的可能性，從而確保壓力管道安全運(yùn)行，避免爆管傷人事故的發(fā)生。因此建立一套高溫管道外壁應(yīng)變的實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)具有重要意義。
[0003]我國對超期服役高溫管道的失效檢測通常采用在停機(jī)年檢時(shí)對管道的蠕變程度進(jìn)行人工千分尺測量；或者從高溫管道上割取一段壓力管道進(jìn)行高溫蠕變測試試驗(yàn)，從而對管道的安全運(yùn)行狀況進(jìn)行測試。但這兩種方法存在缺點(diǎn):首先，上述兩種方法均需要停機(jī)才可以進(jìn)行檢測；其次，兩種方法均需要人工長時(shí)間對管道的性能進(jìn)行測量并記錄數(shù)據(jù)，這樣不但工作量大、代價(jià)高、精度不高、試驗(yàn)周期長；最為重要的是，兩種方法均不能對運(yùn)行中的管道進(jìn)行測試。
[0004]對高溫管道進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測的方法目前主要采用電學(xué)傳感器檢測方法、紅外熱成像檢測方法和超聲波檢測方法。
[0005]利用高溫電容式傳感器可以進(jìn)行壓力管道的應(yīng)變檢測，但是一般電容傳感器無法在高溫下長期工作，而且使用的高溫電容傳感器或者高溫應(yīng)變片都價(jià)格昂貴，抗電磁干擾性能差，但在化工企業(yè)和石油企業(yè)高溫管道內(nèi)部通常為易燃易爆的危險(xiǎn)品，任何微弱的電磁信號、電火花都會引發(fā)燃爆，因而無法使用；采用紅外熱成像方法檢測高溫壓力管道內(nèi)部缺陷，建立一個(gè)大型管道試驗(yàn)裝置，對不同壁厚的不銹鋼和碳鋼管道壁厚減薄缺陷進(jìn)行了加溫或降溫過程的紅外熱成像檢測試驗(yàn)，該方法缺陷在于成像質(zhì)量受太陽光及背景反射、管道表面狀態(tài)等因素的影響；采用超聲波檢測高溫壓力管道的應(yīng)變，主要研究材料的高溫檢測，如熱鋼板、高溫鍛件的超聲波檢測，所做的工作主要是高溫狀態(tài)下的壁厚測試。而不同的溫度下，材料中超聲波的聲速、聲壓發(fā)生變化，隨著溫度的升高，超聲波的速度降低，聲波幅度衰減顯著變大，對超聲波探測影響很大。
[0006]綜上所述，目前所用的實(shí)時(shí)檢測方法都不能滿足高溫管道的實(shí)時(shí)檢測，高溫管道應(yīng)變實(shí)時(shí)檢測急需開發(fā)更加合適的技術(shù)裝置。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型的目的是提供一種高溫環(huán)境下的光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器及檢測系統(tǒng)，即一種安裝方便、結(jié)構(gòu)簡單、靈敏度高，能對高溫管道外壁二維應(yīng)變狀態(tài)同時(shí)進(jìn)行準(zhǔn)確有效實(shí)時(shí)檢測，且在傳感系統(tǒng)內(nèi)部進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)幕诠饫w布拉格光柵的管道應(yīng)變檢測器，以及應(yīng)用該檢測器的檢測系統(tǒng)及使用方法。
[0008]本實(shí)用新型首先提供一種高溫環(huán)境下的光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器，包括有敏感膜板和固定在敏感膜板上的高溫光纖布拉格光柵傳感器，其中所述的高溫光纖布拉格光柵傳感器包含有安裝方向彼此垂直的、兩端固定安裝在敏感膜板表面上的高溫光纖布拉格光柵橫向應(yīng)變傳感器和高溫光纖布拉格光柵軸向應(yīng)變傳感器；且還包含有非兩端固定方式安裝在敏感膜板表面上的高溫光纖布拉格光柵溫度傳感器。
[0009]上述的高溫光纖布拉格光柵橫向應(yīng)變傳感器的兩端平行固定在橫向應(yīng)變敏感膜板的長軸方向中軸線的中心位置上，高溫光纖布拉格光柵軸向應(yīng)變傳感器的兩端平行固定在軸向應(yīng)變敏感膜板的中軸線的中心位置上，且粘貼方向與高溫光纖布拉格光柵橫向應(yīng)變傳感器垂直；高溫光纖布拉格光柵溫度傳感器以非兩端固定方式安裝在溫度敏感膜板的長軸方向中軸線的中心位置上；
[0010]上述的高溫光纖布拉格光柵橫向應(yīng)變傳感器、高溫光纖布拉格光柵軸向應(yīng)變傳感器和高溫光纖布拉格光柵溫度傳感器通過光纖串行連接。
[0011]所述的敏感膜板的一種優(yōu)選尺寸如下:橫向長度為40cm，縱向長度為40cm，其中，橫向應(yīng)變敏感膜板的橫向長度為10cm，縱向長度為40cm ;溫度敏感膜板的橫向長度為10cm，縱向長度為40cm ;軸向應(yīng)變敏感膜板的橫向長度為20cm，縱向長度為20cm。
[0012]本實(shí)用新型還提供一種檢測高溫管道應(yīng)變的系統(tǒng)，包括有寬帶光源、光纖環(huán)形器、光開關(guān)、光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器、計(jì)算機(jī)和光纖光柵解調(diào)儀；寬帶光源發(fā)出的光經(jīng)光纖環(huán)形器后進(jìn)入光開關(guān)輸入端，光開關(guān)輸出端連接光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器；光纖光柵解調(diào)儀與光纖環(huán)行器的輸出端口以及計(jì)算機(jī)連接，光開關(guān)連接計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)控制光纖布拉格光柵解調(diào)儀和光開關(guān)通斷時(shí)間；
[0013]上述光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器數(shù)目為一個(gè)或以上；
[0014]上述系統(tǒng)的使用方法，包括有如下的步驟:
[0015]步驟1:將光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器的敏感膜板通過第一焊接點(diǎn)、第二焊接點(diǎn)、第三焊接點(diǎn)固定于待測高溫管道外壁上，且第一焊接點(diǎn)與第二焊接點(diǎn)6所成直線與高溫管道的軸線垂直；
[0016]步驟2:寬帶光源發(fā)出的光通過a端口進(jìn)入光纖環(huán)行器，后從b端口出射進(jìn)入光開關(guān)的輸入端，經(jīng)光開關(guān)后入射到高溫光纖布拉格光柵橫向應(yīng)變傳感器、高溫光纖布拉格光柵軸向應(yīng)變傳感器和高溫光纖布拉格光柵溫度傳感器串行連接后的其中一端；寬帶光源發(fā)出的光經(jīng)過光纖布拉格光柵會發(fā)生反射，產(chǎn)生的反射波由光纖環(huán)行器的b端口進(jìn)入,后從c端口輸出，進(jìn)入光纖光柵解調(diào)儀；
[0017]步驟3:使高溫管道發(fā)生微小形變，即將待測應(yīng)變Λ ε施加于光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器上，其中，Λ ε包括施加于軸向上的應(yīng)變Λ ε L和施加于橫向上的應(yīng)變Δ ε B ；
[0018]步驟4:利用光纖光柵解調(diào)儀測量三個(gè)高溫光纖布拉格光柵傳感器的反射波中心波長漂移量，并得到高溫光纖布拉格光柵橫向應(yīng)變傳感器與高溫光纖布拉格光柵溫度傳感器的中心波長漂移量的差值Δ λ 1、高溫光纖布拉格光柵軸向應(yīng)變傳感器與高溫光纖布拉格光柵溫度傳感器的中心波長漂移量的差值Λ λ2 ;
[0019]步驟5:
[0020]若== 則待測應(yīng)變Λ ε = 0，即高溫管道無應(yīng)變；
[0021]若Λ λ I乒O, Δ λ 2 = O,則Δ ε L = O,待測應(yīng)變Δε = Δ ε Β關(guān)O,即高溫管道無軸向應(yīng)變，僅有橫向應(yīng)變，且應(yīng)變值Λ ε = Λ A1ZA1(1-Pe)；
[0022]若Δ λ I = O, Δ λ 2關(guān)O,則Δ ε B = O,待測應(yīng)變Δε = Δ ε L ^ O,即高溫管道無橫向應(yīng)變，僅有軸向應(yīng)變，且應(yīng)變值Λ ε = Λ λ 2/A2(1-Pe)；
[0023]若Δλ2# O,則待測應(yīng)變Δε = Δ ε L+Δ ε Β ^ O,即高溫管道既有橫向應(yīng)變，又有軸向應(yīng)變，且橫向應(yīng)變值Λ εΒ = Λ λ ^X1(1-Pe),軸向應(yīng)變值Λ 4 = Λ λ2/λ 2 (1-Pe)；
[0024]其中，λ工為高溫光纖布拉格光柵橫向應(yīng)變傳感器的中心波長，λ 2為高溫光纖布拉格光柵軸向應(yīng)變傳感器的中心波長，Pe為光纖的有效彈光系數(shù)。
[0025]本實(shí)用新型的一種高溫環(huán)境下的光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器、檢測系統(tǒng)及使用方法，能夠?qū)崟r(shí)檢測高溫環(huán)境下管道的二維應(yīng)變情況，并在傳感系統(tǒng)內(nèi)部解決溫度補(bǔ)償?shù)膯栴}；該光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器具有抗電磁干擾、精度高、動態(tài)響應(yīng)快、體積小、重量輕、成本相對低廉等特點(diǎn)，更具可靠性、穩(wěn)定性和簡易性；同時(shí)，多個(gè)該應(yīng)變檢測器排布使用，可對高溫管道進(jìn)行多點(diǎn)分布式組網(wǎng)檢測。

【專利附圖】

【附圖說明】
:
[0026]圖1:本實(shí)用新型一種高溫環(huán)境下的光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖2:本實(shí)用新型采用光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器檢測管道應(yīng)變的檢測系統(tǒng)圖；
[0028]圖3:本實(shí)用新型具體實(shí)施例3采用η個(gè)光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器檢測管道應(yīng)變的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]其中:1、敏感膜板；1-1、橫向應(yīng)變敏感膜板；1-2、溫度敏感膜板；1-3、軸向應(yīng)變敏感膜板；2、高溫光纖布拉格光柵橫向應(yīng)變傳感器；3、高溫光纖布拉格光柵軸向應(yīng)變傳感器；4、高溫光纖布拉格光柵溫度傳感器；5、第一焊接點(diǎn)；6、第二焊接點(diǎn)；7、第三焊接點(diǎn)。

【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對本實(shí)用新型的一種高溫環(huán)境下的光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器及應(yīng)用該檢測器的系統(tǒng)作進(jìn)一步描述:
[0031]實(shí)施例1:
[0032]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例1、實(shí)施例2、實(shí)施例3中使用到的的一種高溫環(huán)境下的光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器，其中包括敏感膜板1、橫向應(yīng)變敏感膜板1-1、溫度敏感膜板1-2、軸向應(yīng)變敏感膜板1-3、高溫光纖布拉格光柵橫向應(yīng)變傳感器2、高溫光纖布拉格光柵軸向應(yīng)變傳感器3、高溫光纖布拉格光柵溫度傳感器4、第一焊接點(diǎn)5、第二焊接點(diǎn)6、第三焊接點(diǎn)7。敏感膜板I通過第一焊接點(diǎn)5、第二焊接點(diǎn)6、第三焊接點(diǎn)7固定于待測高溫管道上，且第一焊接點(diǎn)5與第二焊接點(diǎn)6所成直線與高溫管道的軸線垂直。其中高溫光纖布拉格光柵橫向應(yīng)變傳感器2的兩端平行固定在橫向應(yīng)變敏感膜板1-1的長軸方向中軸線的中心位置上，高溫光纖布拉格光柵軸向應(yīng)變傳感器3的兩端平行固定在軸向應(yīng)變敏感膜板1-3的中軸線的中心位置上，且粘貼方向與高溫光纖布拉格光柵橫向應(yīng)變傳感器2垂直；高溫光纖布拉格光柵溫度傳感器4以非兩端固定方式安裝在溫度敏感膜板1-2的長軸方向中軸線的中心位置上，且高溫光纖布拉格光柵橫向應(yīng)變傳感器2、高溫光纖布拉格光柵軸向應(yīng)變傳感器3和高溫光纖布拉格光柵溫度傳感器4通過光纖串行連接。
[0033]其中高溫光纖布拉格光柵橫向應(yīng)變傳感器2、高溫光纖布拉格光柵軸向應(yīng)變傳感器3和高溫光纖布拉格光柵溫度傳感器4與敏感膜板I之間采用熔點(diǎn)為耐高溫膠水粘接。
[0034]敏感膜板I的橫向長度為40cm，縱向長度為40cm，其中，橫向應(yīng)變敏感膜板1_1的橫向長度為10cm，縱向長度為40cm ;溫度敏感膜板1_2的橫向長度為10cm，縱向長度為40cm ;軸向應(yīng)變敏感膜板1-3的橫向長度為20cm，縱向長度為20cm。
[0035]將該高溫環(huán)境下的光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器連入檢測高溫管道應(yīng)變的系統(tǒng)中，其中敏感膜板I通過第一焊接點(diǎn)5、第二焊接點(diǎn)6、第三焊接點(diǎn)7固定于待測高溫管道上，且第一焊接點(diǎn)5與第二焊接點(diǎn)6所成直線與高溫管道的軸線垂直。給上述光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器施加軸向力時(shí)，由敏感膜板I的結(jié)構(gòu)可知，軸向應(yīng)變敏感膜板1-3發(fā)生形變，而與施加力方向垂直的橫向應(yīng)變敏感膜板1-1側(cè)向剛度大，不發(fā)生形變，只考察軸向應(yīng)變敏感膜板1-3上粘貼的高溫光纖布拉格光柵軸向應(yīng)變傳感器3中心波長的變化；給上述光纖布拉格光柵式高溫管道應(yīng)變實(shí)時(shí)檢測器施加橫向力時(shí)，由敏感膜板的結(jié)構(gòu)可知，橫向應(yīng)變敏感膜板1-1發(fā)生形變，而與施加力方向垂直的軸向應(yīng)變敏感膜板1-3側(cè)向剛度大，不發(fā)生形變，只考察橫向應(yīng)變敏感膜板1-1上粘貼的高溫光纖布拉格光柵橫向應(yīng)變傳感器2中心波長的變化。所述高溫光纖布拉格光柵溫度傳感器4的兩端自由地固定在高溫管道上，其只感受管道的溫度變化，對管道應(yīng)變無響應(yīng)，由于敏感膜板I為金屬結(jié)構(gòu)且不大，可以看成是等溫度體，高溫光纖布拉格光柵溫度傳感器4感受到的溫度是與高溫光纖布拉格光柵橫向應(yīng)變傳感器2和高溫光纖布拉格光柵軸向應(yīng)變傳感器3感受到的溫度是相同的，可作為溫度補(bǔ)償傳感器。
[0036]這樣高溫光纖布拉格光柵橫向應(yīng)變傳感器2的輸出信號反映管道橫向應(yīng)變及溫度變化，高溫光纖布拉格光柵軸向應(yīng)變傳感器3的輸出信號反映管道軸向應(yīng)變及溫度變化，高溫光纖布拉格光柵溫度傳感器4的輸出信號反映管道的溫度變化。
[0037]本實(shí)施例使用的高溫光纖布拉格光柵橫向應(yīng)變傳感器2、高溫光纖布拉格光柵軸向應(yīng)變傳感器3和高溫光纖布拉格光柵溫度傳感器4均為材料、結(jié)構(gòu)和尺寸相同的高溫光纖布拉格光柵傳感器，三者均由Polyimide耐高溫光纖布拉格光柵制備而成,長度均為8cm，光柵直徑均為125um，帶寬為2nm左右，波谷光譜寬度均為30nm，但三者特征中心波長不同，分別為\ 2 = 1531nm, λ 3 = 1565nm, λ 4 = 1593nm。光纖布拉格光柵傳感器為反射式波長編碼傳感器件，對溫度和應(yīng)變有相應(yīng)的特征波長漂移，利用光纖布拉格光柵解調(diào)儀探測反射光波并進(jìn)行溫度補(bǔ)償數(shù)據(jù)處理可將波長漂移量轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的高溫管道應(yīng)變值。
[0038]而該高溫環(huán)境下的光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器檢測高溫管道應(yīng)變的系統(tǒng)，如圖2所示，包含有寬帶光源(BBS，1550SLD臺式光源)、光纖環(huán)形器、光開關(guān)、光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器、計(jì)算機(jī)和光纖光柵解調(diào)儀(SM-130，采樣頻率1000Hz);其中寬帶光源發(fā)出的光經(jīng)光纖環(huán)形器后進(jìn)入光開關(guān)輸入端，光開關(guān)輸出端連接光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器；光纖光柵解調(diào)儀與光纖環(huán)行器的輸出端口以及計(jì)算機(jī)連接，光開關(guān)連接計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)控制光纖光柵解調(diào)儀和光開關(guān)通斷時(shí)間；
[0039]寬帶光源發(fā)出的光通過a端口進(jìn)入光纖環(huán)行器，后從b端口出射進(jìn)入光開關(guān)的輸入端，經(jīng)光開關(guān)后入射到高溫光纖布拉格光柵橫向應(yīng)變傳感器2、高溫光纖布拉格光柵軸向應(yīng)變傳感器3和高溫光纖布拉格光柵溫度傳感器4串行連接后的其中一端；寬帶光源發(fā)出的光經(jīng)過光纖布拉格光柵會發(fā)生反射，產(chǎn)生的反射波由光纖環(huán)行器的b端口進(jìn)入,后從c端口輸出，進(jìn)入光纖光柵解調(diào)儀；
[0040]使高溫管道發(fā)生微小形變，即將待測應(yīng)變Δ ε施加于光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器上，其中，Λ ε包括施加于軸向上的應(yīng)變Λ ε ^和施加于橫向上的應(yīng)變Λ εΒ;
[0041]利用光纖光柵解調(diào)儀測量三個(gè)高溫光纖布拉格光柵傳感器的反射波中心波長漂移量，并得到高溫光纖布拉格光柵橫向應(yīng)變傳感器2與高溫光纖布拉格光柵溫度傳感器4的中心波長漂移量的差值Δ λ工、高溫光纖布拉格光柵軸向應(yīng)變傳感器3與高溫光纖布拉格光柵溫度傳感器4的中心波長漂移量的差值Λ λ2 ;
[0042]若== 則待測應(yīng)變Λ ε = 0，即高溫管道無應(yīng)變；
[0043]若Δ λ I關(guān)O, Δ λ 2 = O,則Δ ε L = O,待測應(yīng)變Δε = Δ ε Β關(guān)O,即高溫管道無軸向應(yīng)變，僅有橫向應(yīng)變，且應(yīng)變值Λ ε = Λ A1ZA1(1-Pe)；
[0044]若Δ λ I = O, Δ λ 2關(guān)O,則Δ ε B = O,待測應(yīng)變Δε = Δ ε L ^ O,即高溫管道無橫向應(yīng)變，僅有軸向應(yīng)變，且應(yīng)變值Λ ε = Λ λ 2/A2(1-Pe)；
[0045]若Δλ2# O,則待測應(yīng)變Δε = Δ ε L+Δ ε Β ^ O,即高溫管道既有橫向應(yīng)變，又有軸向應(yīng)變，且橫向應(yīng)變值Λ εΒ = Λ λ ^X1(1-Pe),軸向應(yīng)變值Λ 4 = Λ λ2/λ 2 (1-Pe)；
[0046]其中，λ工為高溫光纖布拉格光柵橫向應(yīng)變傳感器2的中心波長，λ 2為高溫光纖布拉格光柵軸向應(yīng)變傳感器3的中心波長，Pe為光纖的有效彈光系數(shù)。
[0047]實(shí)施例2:
[0048]如圖3所示，與實(shí)施例1的不同之處在于，在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，將η (η≥2)個(gè)敏感膜板并行排布在高溫管道上，其目的在于對高溫管道進(jìn)行多點(diǎn)分布式組網(wǎng)檢測。
[0049]當(dāng)寬帶光源的出射光波經(jīng)過光纖環(huán)行器后在光開關(guān)的控制下進(jìn)入上述η組光纖布拉格光柵式高溫管道應(yīng)變實(shí)時(shí)檢測器串行連接后的一端。
[0050]給上述η個(gè)光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器施加應(yīng)變△ ε ,光纖布拉格光柵反射回來的光通過光纖環(huán)行器進(jìn)入光纖光柵解調(diào)儀，通過與解調(diào)儀連接的計(jì)算機(jī)來監(jiān)測每組傳感器上的高溫光纖布拉格光柵的中心波長漂移量。
[0051]對于每一個(gè)光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器而言，其應(yīng)變測量方法同實(shí)施例1，若某高溫管道應(yīng)變檢測傳感器無中心波長漂移量差值，說明該高溫管道應(yīng)變檢測傳感器所在位置的高溫管道無應(yīng)變；若某高溫管道應(yīng)變檢測傳感器有中心波長漂移量差值，說明該高溫管道應(yīng)變檢測傳感器所在位置的高溫管道有應(yīng)變。
【權(quán)利要求】
1.一種高溫環(huán)境下的光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器，其特征在于，所述的檢測器包括有敏感膜板(I)和固定在敏感膜板(I)上的高溫光纖布拉格光柵傳感器，其中所述的高溫光纖布拉格光柵傳感器包含有安裝方向彼此垂直的、兩端固定安裝在敏感膜板(I)表面上的高溫光纖布拉格光柵橫向應(yīng)變傳感器(2)和高溫光纖布拉格光柵軸向應(yīng)變傳感器(3);且還包含有非兩端固定方式安裝在敏感膜板(I)表面上的高溫光纖布拉格光柵溫度傳感器⑷。
2.如權(quán)利要求1所述的管道應(yīng)變檢測器，其特征在于所述的高溫光纖布拉格光柵橫向應(yīng)變傳感器(2)的兩端平行固定在橫向應(yīng)變敏感膜板(1-1)的長軸方向中軸線的中心位置上，高溫光纖布拉格光柵軸向應(yīng)變傳感器(3)的兩端平行固定在軸向應(yīng)變敏感膜板(1-3)的中軸線的中心位置上，且粘貼方向與高溫光纖布拉格光柵橫向應(yīng)變傳感器(2)垂直；高溫光纖布拉格光柵溫度傳感器(4)以非兩端固定方式安裝在溫度敏感膜板(1-2)的長軸方向中軸線的中心位置上。
3.如權(quán)利要求1或2所述的管道應(yīng)變檢測器，其特征在于所述的高溫光纖布拉格光柵橫向應(yīng)變傳感器(2)、高溫光纖布拉格光柵軸向應(yīng)變傳感器(3)和高溫光纖布拉格光柵溫度傳感器(4)通過光纖串行連接。
4.如權(quán)利要求2所述的管道應(yīng)變檢測器，其特征在于所述的敏感膜板(I)的橫向長度為40cm，縱向長度為40cm;其中，橫向應(yīng)變敏感膜板(1_1)的橫向長度為10cm，縱向長度為40cm ;溫度敏感膜板(1-2)的橫向長度為10cm，縱向長度為40cm ;軸向應(yīng)變敏感膜板(1_3)的橫向長度為20cm，縱向長度為20cm。
5.一種檢測系統(tǒng)，其特征在于，所述的檢測系統(tǒng)為檢測高溫管道應(yīng)變的系統(tǒng)，包括有寬帶光源、光纖環(huán)形器、光開關(guān)、權(quán)利要求1所述的光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器、計(jì)算機(jī)和光纖光柵解調(diào)儀；其中寬帶光源發(fā)出的光經(jīng)光纖環(huán)形器后進(jìn)入光開關(guān)輸入端，光開關(guān)輸出端連接光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器；光纖光柵解調(diào)儀與光纖環(huán)行器的輸出端口以及計(jì)算機(jī)連接，光開關(guān)連接計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)控制光纖布拉格光柵解調(diào)儀和光開關(guān)通斷時(shí)間。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng),其特征在于所述的光纖布拉格光柵式管道應(yīng)變檢測器的數(shù)目為一個(gè)或以上。
【文檔編號】G01B11/16GK203857938SQ201420218864
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】田維堅(jiān), 張銘 申請人:青島市光電工程技術(shù)研究院