广东工业大学林蹉富获国家专利权
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龙图腾网获悉广东工业大学申请的专利一种光纤敏感环的温度场下几何对称性测量方法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:CN119290036B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2026-04-03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:202411546670.3,技术领域涉及:G01C25/00;该发明授权一种光纤敏感环的温度场下几何对称性测量方法是由林蹉富;符明烨;张翔;张满堂;杨军;喻张俊;王云才;秦玉文设计研发完成,并于2024-11-01向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种光纤敏感环的温度场下几何对称性测量方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种光纤敏感环的几何对称性测量方法,属于光学测量、光纤传感技术领域。该方法包括:对光纤环在不同温度下的温度变化量和热应变量进行测量;计算温变下的折射率变化量,再累积一个层匝单元的不对称折射率分布得到不对称折射率表示单元的几何对称性,累积全单元的不对称折射率得到等效不对称折射率从而实现几何对称性的评价。本发明可以实现定量的几何对称性评价,结合高空间分辨率的数据,可以深入评价光纤层间和匝间的几何对称性,对光纤环几何对称性故障进行诊断,对于光纤环的缠绕工艺优化、质量评价、成品率提升具有重要作用。
本发明授权一种光纤敏感环的温度场下几何对称性测量方法在权利要求书中公布了:1.一种光纤敏感环的温度场下几何对称性测量方法,所述的测量方法首先需要搭建高性能OFDR测试系统,测试光纤敏感环的分布式特征参量,具体包括温度和应变数据,并以此计算缠绕体的折射率变量,随后进行层匝对称性分析;所述的光纤敏感环的温度场下几何对称性测量方法,其特征在于,该方法包括以下步骤: 步骤一101:首先需要对进行光纤敏感环测试的温度场进行配置,使其满足该方法所述的温度场全温测试条件; 步骤二102:使用高性能的光频域反射系统对处于温度场内的光纤敏感环进行分布式特征参量的测量; 步骤三103:根据全温测试需求,筛选出温度场内几个比较具有代表性的特定温度点,进行后续测试; 步骤四104:对高性能光频域反射系统测试得到的分布式特征参量中的温度和应变参量进行多参量同时解耦处理; 步骤五105:由分布式特征参量解调得到所测光纤敏感环在温度场下的温度变化量; 步骤六106:同时对高性能OFDR测试数据解调得到光纤敏感环在温度场下所产生的热应变量; 步骤七107:通过多参量解耦得到的光纤敏感环分布式温度与应变特征参量数据,热应变作用下的折射率变化量αT计算公式为: 其中,n0为标准折射率,p11和p12为光弹系数,εθ为轴向的热应变,nT为光纤的热光系数; 步骤八108:对待测光纤敏感环在该温度场下进行偏振串扰测试; 步骤九109:通过偏振串扰测试数据换算得到该温度场下光纤敏感环的径向应力,并对折射率变化量αT进行修正; 步骤十110:按照所测光纤敏感环每层长度进行数据划分; 步骤十一111:对划分后的光纤敏感环每层数据分别进行层匝在温度场下的对称性分析; 步骤十二112:首先对敏感环进行匝对称性分析,需取对称长度上的一层光纤数据作为一个测试单元; 步骤十三113:其次对敏感环进行层对称性分析,需取对称长度上一个缠绕极子的层数作为一个测试单元; 步骤十四114:将高性能OFDR测试系统输出的探测光信号沿顺时针方向输入光纤敏感环内,光纤敏感环内的顺时针CW入射光在光纤敏感环内s点处受到外界温度扰动,产生了折射率变化αTs,T,导致正相位差; 步骤十五115:将高性能OFDR测试系统输出的探测光信号沿逆时针方向输入光纤敏感环内,光纤敏感环内的逆时针CCW入射光在L-s处也会存在折射率变化αTL-s,T,但是产生负相位差; 步骤十六116:因此,对称长度上产生了不同的折射率变化,通过对比CW入射光与CCW入射光产生的折射率变化量,减去点s和点L-s的折射率变化参数αT,得到了折射率的不对称分布αTs; 步骤十七117:其中不对称折射率分布αTs的计算公式为: αTss=αTs,T-αTL-s,T 步骤十八118:将该测试单元的不对称折射率分布数据沿长度累积; 步骤十九119:即可得到该测试单元的不对称折射率沿光纤长度的累积分布结果; 步骤二十120:将不对称折射率沿光纤长度的累积分布结果沿长度进行积分; 步骤二十一121:积分后得到测试单元的不对称折射率αTj,不对称折射率αTj的计算公式为: 式中,16表示此处选用十六极子光纤敏感环作为测试器件,L为光纤敏感环的总长度,m为所测光纤敏感环层数的一半,此处m=32; 步骤二十二122:判断是否已完成本次测试光纤环在该温度点下的所有测试单元不对称折射率αTj的计算,若还有单元未完成不对称折射率的计算则执行步骤二十三123相关操作,若已完成该温度点下所有测试单元的不对称折射率αTj的计算,则执行步骤二十四124的相关操作; 步骤二十三123:当上一测试单元不对称折射率αTj计算完成且并非该测试光纤敏感环的最后一个测试单元时,切换下一测试单元重复执行步骤十一111至步骤二十二122的相关操作,直至完成该光纤敏感环所有测试单元的不对称折射率αTj的计算; 步骤二十四124:当循环结束后,即已经完成该测试光纤敏感环上所有测试单元的不对称折射率计算,得到所测光纤敏感环在温度场激发下的所有单元不对称折射率; 步骤二十五125:累积该光纤敏感环上所有测试单元的不对称折射率; 步骤二十六126:得到等效不对称折射率αTk,αTk表示所测光纤敏感环的总体几何对称性,直接反映了该光纤敏感环的缠绕质量,其计算公式为: 步骤二十七127:判断该温度场测试是否为本次全温测试中所设置的最后一个特定温度点,若不是则执行步骤二十八128的相关操作,若本次测试的温度点为所设全温测试中的最后一个特定温度点则执行步骤二十九129的相关操作; 步骤二十八128:更换温度场的温度点,并再次重复步骤五105至步骤二十七127的所有步骤及其相关操作; 步骤二十九129:遍历温度场设置的所有温度点并得到每个温度点下的等效不对称折射率αTk后,即可得到该待测光纤敏感环的全温等效不对称折射率αTk; 步骤三十130:对待测光纤敏感环在温度场激发下全温等等效不对称折射率进行异常值分析; 步骤三十一131:计算温度场激发下的全温等效不对称折射率标准差; 最终得到整体光纤敏感环的几何对称性评价结果。
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