蚌埠学院王艳春获国家专利权
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龙图腾网获悉蚌埠学院申请的专利一种基于分布式光纤传感的应变和温度同步标定方法及装置获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120538573B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-11-21发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510773969.0,技术领域涉及:G01D18/00;该发明授权一种基于分布式光纤传感的应变和温度同步标定方法及装置是由王艳春;司赶上;董坤;杨曦;孟玲玲;刘旭;罗少轩;乔爱民设计研发完成,并于2025-06-11向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于分布式光纤传感的应变和温度同步标定方法及装置在说明书摘要公布了:本发明提供一种基于分布式光纤传感的应变和温度同步标定方法及装置,涉及光纤传感标定技术领域,本发明通过获取初始测量节点间距和分布密度,并依据模拟光纤布局捕获反射信号并记录其时间延迟、强度及相位变化,计算每个测量节点的应变值与温度值,建立应变与温度关系的标定模型,采用多项式拟合法进行模拟,获取实时数据并进行修正,建立自适应测量节点调整机制,通过分析当前监测数据与修正值的偏差,生成标定偏差系数,并在超出预设阈值区间时计算应变和温度的变化率,识别异常区域并动态调整测量节点数量,本发明通过分布式光纤传感器的动态布局和自适应测量节点调整机制,实现了对结构关键区域应变和温度的高精度标定。
本发明授权一种基于分布式光纤传感的应变和温度同步标定方法及装置在权利要求书中公布了:1.一种基于分布式光纤传感的应变和温度同步标定方法,其特征在于,具体步骤包括: 步骤1:确定待测结构的关键区域,将所述关键区域划分为多个等距网格单元,在每个网格单元的中心设置测量节点,并将分布式光纤传感器布设在各个测量节点处,以获取待测结构关键区域的应变信号与温度信号; 步骤2:利用激光器向所述分布式光纤传感器发射脉冲光信号,在光信号沿光纤传播的过程中采集其回波信号,并对采集的回波信号进行解析与预处理,基于瑞利散射信息提取光纤中各个测量节点的应变值,基于拉曼散射信息解析光纤中各个测量节点的温度值; 步骤3:将各个测量节点获取的应变值与温度值进行数据匹配处理,建立应变-温度耦合关系的数学模型,采用多项式曲线拟合方法构建标定补偿模型,对实时采集的原始应变数据进行温度补偿处理,输出经过标定补偿模型修正后的应变测量值; 步骤4:设定标定偏差阈值区间,当系统监测到任一测量节点的实时应变值与修正后应变值的差异超出预设的标定偏差阈值区间时,基于空间分布与时间变化率评估该节点所在网格单元的异常特征,确定异常区域并动态调整测量节点的配置密度,以实现对分布式测量网络系统的自适应优化; 对采集的回波信号进行解析与预处理,基于回波信号中的瑞利散射信息与拉曼散射信息获取各个测量节点的应变值与温度值,并建立应变-温度耦合关系的数学模型,所依据的方法为: 通过高灵敏度的光电探测器对分布式光纤传感器接收到的回波信号进行时域和频域分析,以识别并提取有用的瑞利散射和拉曼散射信息成分,对回波信号应用去噪算法,以滤除环境噪声影响,并利用快速傅里叶变换技术对时域信号进行频域转换,从而分离不同频率成分,提取出具有特定波长变化的瑞利散射信号,进而分析其幅度变化以获取各测量节点的应变值,并通过监测拉曼散射信号的频移来确定各测量节点的温度值; 基于瑞利散射信息与拉曼散射信息将应变值与温度值进行数据匹配,建立应变-温度耦合关系的数学模型,设拟合公式为: Δ∈=a0+a1T+a2T2+……+anTn 其中,T为测定的温度值,a0、a1、a2…an为拟合系数,n为多项式的阶数,Δ∈表示因温度变化而产生的应变值; 使用最小二乘法求解多项式拟合系数,使得拟合结果与实验数据的误差最小,构建误差函数,对误差函数进行最小化处理,以求解出拟合系数,所述误差函数的表达式为: 其中,μ表示拟合结果与实验数据的误差值,j为样本点的索引,且j∈[1,K],K为实验中样本点的具体数量,∈′表示模型的应变预测值,∈j为第j个样本点的应变值; 构建标定补偿模型,对实时采集的原始应变数据进行温度补偿处理,输出经过标定补偿模型修正后的应变测量值,所依据的方法为: 基于应变-温度耦合关系的数学模型,结合计算出的拟合系数a0、a1、a2…an构建标定补偿模型,所依据的公式为: 其中,表示第i个测量节点因温度变化而产生的应变值,将其作为应变修正值,表示第i个测量节点测得的温度值; 将各个测量节点的实际监测的应变值作为输入,基于构建好的标定补偿模型输出修正后的应变值,所依据的公式为: 其中,表示第i个测量节点修正后的应变值,表示在光纤中第i个测量节点实际监测的应变值。
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