FBG位移传感器的标定与不确定度分析.pdf

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1、2016年第35卷第4期传感器与微系统(TransducerandMici"OsYsternTechnplogies)35DOI：10．13873／J．1000-9787(2016)04-0035--03FBG位移传感器的标定与不确定度分析曹敏，王恩，李博。，唐标，肖范。，李川(1．云南电网有限责任公司电力科学研究院，云南昆明650217；2．南方电网公司电能计量重点实验室．云南昆明650217：3．昆明理工大学信息工程与自动化学院，云南昆明650500)摘要：为了提高光纤Bragg光栅(FBG)位移传感器标定精度和实现自动标定，设计一种量程为18am的FBG位移传感器校准装置对F

2、BG位移传感器进行在线校准。通过对FBG解调仪测量的波长量和计算得出的位移量进行最小二乘法拟合得到FBG传感器的静态标定系数，并对标定装置和传感器进行不确定度评定。实验结果表明：FBG位移传感器标定平台标定得到FBG位移传感器的灵敏度为0．0145nm／mm，线性度为99．87％，重复性误差为0．082％，校准装置的测量不确定度为0．11mm。关键词：光纤Bragg光栅；位移传感器；Bragg波长；标定；不确定度分析中图分类号：TP212文献标识码：A文章编号：1000--9787(2016)04--0035-03Calibrationanduncertaintyanalysis0

3、fFBGdisplacementsensorsCAOMin，一，WANGEnr，LIBo，一，TANGBiaor，XIAOFan。LIChuan。．(1．YunnanPowerGridElectricPowerResearchInstituteLimitedLiabfli~Company，Kunming650217，China；2．KeyLaboratoryofCSGforElectricPowerMeasurement，Kunming650217，China；3．FacultyofInformationEngineeringandAutomation，KunmingUnivers

4、ityofSdenceandTechnology，Kunming650500，China)Abstract：InordertoimprovecalibrationprecisionoffiberBragggrating(FBG)displacementsensorandachieveautomaticcalibration，FBGdisplacementsensorcalibrationdeviceswhichrangeof18amaredesignedtocalibrateFBGdisplacementsensoronline．Staticcalibrationcoeficien

5、tsofFBGsensorareobtainedbyusingleastsquarefittingmethodforwavelengthmeasuredbyFBGdemodulationdeviceanddisplacementgotbycalculation，andconductuncertaintyevaluationforcalibrationdeviceandsensor．Experimentalresultsshowthatthesensitivity，linearityandrepeatabilityerrorofFBGdisplacementsensorwhichgo

6、tbytheFBGdisplacementsensorcalibrationplatformare0．0145nm／mm，99．87％，0．082％，respectively，theuncertaintyofmeasurementofcalibrationdeviceiS0．11mm．Keywords：fiberBragggrating(FBG)；displacementsensor；Braggwavelength；calibration；uncertaintyanalysis0引言将传感器采用小弹性系数弹簧与测量光纤光栅串联方式进光纤光栅位移传感器由于抗电磁干扰强，传输损耗小行标

7、定测量，但标定系统的重复性不稳定。等优点广泛应用于煤炭、隧道等顶板离层监测中。为为保证光纤Bragg光栅(FBG)传感器测量量值的统了保证监测数据的准确性，确保工程安全性，必须对使用的一，设计了一种量程为18am的FBG位移传感器校准装置，光纤光栅位移传感器进行标定校准试验后才能进行使并且对该装置的不确定度进行了评定。将FBG解调仪测用[5-8]。郑卜祥等人根据时域内光栅脉冲宽度的测量值和量的波长值和计算的位移量同步进行线性拟合，测出FBG精密轴系自由响应的动态特性，