1.一种具有可追踪校准的光纤光栅传感器测量系统,其特征在于,包括标准单元GC、参考单元RC、标准双波长差分检测仪器GI、待校准双波长差分检测仪器IUC和待校准传感器SUC;所述标准单元GC设置在所述标准双波长差分检测仪器的中心位置;其中,所述待校准传感器指需要校准的FBG传感器;
将所述标准单元GC作为标准双波长差分检测仪器GI的实时参考,用来校准待校准传感器SUC,在待校准双波长差分检测仪器IUC中使用参考单元RC,通过标准单元GC对所述待校准双波长差分检测仪器IUC和所述参考单元RC进行校准;
所述标准单元GC中包括两个FBG传感器,将标准单元GC中的两个FBG传感器作为标准传感器,两个标准传感器测得的信号GS1和GS2连接到标准双波长差分检测仪器GI中的两个信号通道上,其余待校准传感器测得的信号连接到标准双波长差分检测仪器GI中剩余的信号通道上;
将所述标准单元GC作为标准双波长差分检测仪器GI的实时参考,用来校准待校准传感器SUC,包括:将所述待校准传感器SUC和标准单元GC中的两个标准传感器分别连接至标准双波长差分检测仪器GI上;
所述标准双波长差分检测仪器GI对两个标准传感器测得的信号GS1和GS2进行归一化处理,得到两个标准传感器的归一化信号 和*
将两个标准传感器的归一化信号 和 的差值作为K ,即 所述标准双m
波长差分检测仪器GI根据待校准传感器的测量参数M和标准单元GC的归一化信号S ,构建m一条曲线S(M);所述测量参数M中的元素为m,各元素m的值不同;
m
获取所述测量参数M的反函数值M(Δ),并基于测量信号S和所述测量参数M的反函数值mM(Δ)构建S(Δ)曲线;
m c c
通过校正因子对所述S (Δ)曲线进行修正,得到S 和Δc,其中,S为标准双波长差分检*测仪器GI在标准波长间隔δ和标准中心波长 情况下测得的信号,Δc为根据待校准传感器SUC的中心波长λs与标准平均波长 的差值确定的测量参数M的给定值;
c
基于所述S和Δc对测量参数M进行校正,以完成对待校准传感器SUC的校准;
所述具有可追踪校准的光纤光栅传感器测量系统还包括:
所述参考单元RC中包括两个FBG传感器,将参考单元RC中的两个FBG传感器作为参考传感器RC1和RC2;将正在校准的传感器SUC连接到校准双波长差分检测仪器CI的一个信号通道上,参考传感器RC1和RC2连接到校准双波长差分检测仪器CI的另外两个信号通道上;
Im
所述校准双波长差分检测仪器CI通过所述参考单元RC的归一化信号S 对正在校准的传感器SUC的被测信号进行校正,得到被测参数M′的校正值;
具体修正过程如下:
式中, 为正在校准的传感器SUC的第一校正因子, 为正在校准的传感器SUC的测量参数为m时对应的第一测量信号归一化处理后的信号, 为正在校准的传感器的测量参数为m时对应的第二测量信号归一化处理后的信号,Δd′为正在校准的传感器SUC的第二校*正因子, δ为标准波长间隔,标准波长间隔指标准双波长差分检测仪器GI发射的Im Im两束波长的间隔,δ 为待校准双波长差分检测仪器IUC在测量参数为m时的波长间隔,S 为参考单元RC基于测量参数M的归一化信号;所述测量参数M中的元素为m,各元素m的值不同。
2.根据权利要求1所述的一种具有可追踪校准的光纤光栅传感器测量系统,其特征在于,所述校正因子包括:m
式中,K为待校准传感器的第一校正因子, 为待校准传感器的测量参数为m时对应的第一测量信号归一化处理后的信号, 为待校准传感器的测量参数为m时对应的第二测量信号归一化处理后的信号,Δd为待校准传感器第二校正因子, 和 为*
标准传感器测得的信号GS1和GS2对应的归一化处理后的信号, δ为标准波长m间隔,标准波长间隔指标准双波长差分检测仪器GI发射的两束波长的间隔,δ为测量波长间隔,测量波长间隔指标准双波长差分检测仪器GI在测量参数为m时的波长间隔;
m
所述通过校正因子对所述S(Δ)曲线进行修正,具体为:
3.根据权利要求2所述的一种具有可追踪校准的光纤光栅传感器测量系统,其特征在于,计算测量参数M的校正值公式具体为:式中, 为测量参数M的校正值,M为待校准传感器的测量参数,Δc为根据待校准传感器cSUC的中心波长λs与标准平均波长 的差值确定的测量参数M的给定值,S为标准双波长差*分检测仪器GI在标准波长间隔δ和标准中心波长 情况下测得的信号。
4.根据权利要求1所述的一种具有可追踪校准的光纤光栅传感器测量系统,其特征在于,所述具有可追踪校准的光纤光栅传感器测量系统还包括光谱扫描仪SSI和校准工作台CB;
将所述待校准传感器SUC插入到所述校准工作台CB中,并将所述待校准传感器SUC的中心波长λs通过所述校准工作台CB传输给所述光谱扫描仪SSI;
所述光谱扫描仪SSI基于所述待校准传感器SUC的中心波长λs、标准中心波长 和初始测量参数M0,通过测量参数计算公式计算得到测量参数M;所述测量参数计算公式具体为:根据所述测量参数计算公式,得到所述测量参数M的反函数值M(Δ)。
5.根据权利要求1所述的一种具有可追踪校准的光纤光栅传感器测量系统,其特征在于,当待校准双波长差分检测仪器IUC校准时获得的值为参考传感器的测量参数为m时对应的信号RC1和RC2进行归一化处理后的信号 和 的差值,即 则I* *
其中,K 为待校准双波长差分检测仪器IUC中的校正因子,K为两个标准传感器的归一化信号 和 的差值, 为待校准双波长差分检测仪器IUC在两个标准传感器的测量参数为m时对应的信号GS1和GS2进行归一化处理后的信号 和 的差值,
6.根据权利要求1所述的一种具有可追踪校准的光纤光栅传感器测量系统,其特征在于,传感器的测量信号S进行归一化处理的计算公式为:式中,α为参考传感器的中心波长对温度的依赖系数, λ为参考传感器的中心波长,T为参考传感器感知的温度。
7.根据权利要求1所述的一种具有可追踪校准的光纤光栅传感器测量系统,其特征在于,所述标准单元GC和所述参考单元RC中均包括两个具有理论上光谱响应和半峰全宽wr相同的FBG传感器,两个所述FBG传感器以双波长差分检测仪器的标准中心波长 为中心,分布在中心的两侧;
参考单元RC中的两个参考传感器的光谱带宽wr等于或小于标准单元GC中的两个标准传感器的光谱带宽,两个所述标准传感器和两个所述参考传感器设置在中心波长λc周围,且波长上相隔一个带宽wr。