本实用新型专利技术公开了一种高精度光纤压力传感器件标定装置，包括底座、框架上平板、支撑杆、调节垫块、加载杆、上调节螺母、下调节螺母、导向杆、加载板、直线轴承、安装夹具、一只力传感器和四只位移传感器，框架上平板通过支撑杆安装在底座上，调节垫块安装于底座上，加载杆通过上调节螺母和下调节螺母安装于框架上平板上，导向杆的上段通过直线轴承安装于框架上平板上，导向杆的下端与加载板连接，力传感器安装于加载杆和加载板之间，位移传感器和安装夹具安装于加载板与调节垫块之间，安装夹具用于安装被测试件。本实用新型专利技术可为被测光纤压力传感器件提供多点压力标准值，具有精度高、体积小、操作简便、载荷范围宽、载荷大小可任意调节的优点。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种光纤压力传感器件标定装置，尤其涉及一种为获取光子晶体光纤压力传感器件输出特征光谱和压力标准值对应关系而设计的高精度光纤压力传感器件标定装置。
技术介绍
在兵器工程、航空航天领域，层间压力是需要在线监测的重要数据之一，但是某些试验件内部结构十分紧凑，使用传统的压力传感器难以实现这类狭小空间内的层间压力监测，特别是在易燃易爆的场所，可靠的检测技术对确保人员和产品安全意义重大。尤其对于预紧组合结构件，是一种具有几种不同材质及不规则几何形状的部件组合在一起的紧密结构，部件间间隙只有几百微米，在某些应力集中的地方夹一层如海绵橡胶、胶带等缓冲垫层材料。这种结构装配时在外部施加一个预紧力，此预紧力传递到内部组件上形成压力，用于防止其部组件出现滑移、结构失稳等现象，导致整个结构件性能下降，并且预紧结构部组件上下件之间间隙小，普通压力传感器无法安装和测量，所以这种特殊结构件的预紧力监测是个工程难题。相比普通电子类传感器，光纤类传感器具有尺寸小、精度高、本质安全等优越性能，在以上特殊的场合具有独特的优势。目前光纤压力传感技术大部分研究都基于法布里珀罗干涉仪(FPI)或光纤光栅(FBG)式，两者都能获得光纤轴向压力或应力变化，但当需要横向压力信息时，一般要通过设计特殊的结构，无疑很大程度上增加了探头体积，且很难实现高精度或大压力测量，为此我们研究了基于保偏光子晶体光纤的横向压力检测技术。保偏光子晶体光纤是近年来出现的一种新型材料，相比传统保偏光纤具有更高的压力敏感性，它的出现为层间压力检测技术提供了一条崭新的途径，更加有利于提高测试精度。在光子晶体光纤压力检测技术中传感探头的标定技术是关键技术之一，其准确性直接影响着测量精度。这是因为光纤类传感器属于非标产品，没有现成的国家或行业标准可以参考，更加缺乏合适的标定装置，所以针对它的专用标定装置和标定方法的研究具有重要意义。传感器的标定，就是通过实验建立传感器输入量和输出量之间的关系，同时也确定出不同使用条件下的误差关系。压力传感器的静态标定，主要指通过一系列的标定曲线得到静态特性指标，如非线性、迟滞、重复性和精度、灵敏度等。从计量学的角度看，测量误差具有相当严格的定义，它表征了测量压力与实际压力之间的差异，一般无法直接获得实际压力，但可以通过采用适当的压力标准加以估计，通常采用精度比被测设备高的仪器作为测量标准，所以高精度的标定装置对评估传感器静态指标有重要意义。光纤类压力传感器一般与光谱采集分析仪器配套使用，探头所受压力信号通过光谱采集分析仪器转换成光谱信号，所以光纤类传感器的标定即是通过标定装置找到外界压力值与光谱信号的对应关系。以光子晶体光纤压力传感器为例，光谱分析采集仪主要由压力敏感单元、光纤激光器、光耦合器、光电探测器及计算机五部分组成。激光器发出的光经过2X2光纤耦合器以两个相反方向进入压力敏感单元，压力敏感单元与耦合器形成Sagnac干涉环，两路光信号在耦合器处形成干涉光谱，通过耦合器输出给光电探测器，由计算机记录并分析Sagnac干涉环输出光谱的特征峰值的波长偏移值，从而获得施加在传感单元上的压力。压力敏感单元是由保偏光子晶体光纤制成，其内部是一种特殊的多孔结构，由大小不一且按特定规则排列的气孔组成。光子晶体光纤敏感单元传感原理是，光束从两个相反方向通过Sagnac环，在没有引入外界因素干扰时，两束光之间是固定相位差。但是当敏感单元横向受压后，在光纤截面内会产生应力应变，等效至X、I两个主轴方向上，导致光纤中对应方向折射率变化，其相位差将发生变化。透射干涉谱在相位差变化影响下，干涉谷值尖峰会向某一方向移动，通过寻找波长值移动与标准压力的关系，即可实现对压力的测量。通过标定实验数据可以获得标准压力与输出干涉谱峰值偏移量之间的对应关系，从而分析出传感单元特性。已有的光纤标定实验装置有两种，一种是采用高精度材料实验机进行压力加载，将材料试验机的加载载荷数据作为标准压力值，其优点是:量程大，可连续加载，具有力控和位控两种加载控制方式，所以可进行压力加载和松弛实验，其力控的精度是0.5% F.S，位移控制精度1% F.S。缺点是:组织实验繁琐，实验次数有限，开支较大，加载装置需要设计专用工装夹具才能进行微细光纤传感器的标定实验。这类装置采用液压控制载荷大小，传递到上加载面给传感器施加压力。传感器粘贴在安装面上，安装面与台体间采用碗状工装夹具连接，虽然可以微调安装面平行度以确保垂直加载，但当被测传感器没安装于加载面中心线上，由于传感器的引入使安装面出现倾斜，安装面一端翘起顶到加载面上，以至于加载于传感器上的力与实际加载力存在偏差；另一种是我们设计的砝码式静态加载装置，设计了导向装置确保加载头垂直于安装平面加载，缺点是加工精度对加载头的导向性能影响大，且只能加载固定载荷，标定样本数受到砝码总量限制，更无法检测材料松弛效应。
技术实现思路
本技术的目的就在于为了解决上述问题而提供一种高精度光纤压力传感器件标定装置，这种标定装置可实现光纤压力传感器标定所需标准压力值的加载和检测，还可检测粘弹体材料松弛效应。本技术通过以下技术方案来实现上述目的:一种高精度光纤压力传感器件标定装置，包括支撑框架、加载体、安装夹具和传感器，所述支撑框架包括底座、框架上平板、支撑杆和调节垫块，横向的所述底座和横向的所述框架上平板之间通过竖向的所述支撑杆连接，横向的所述调节垫块安装于所述底座上并位于中部位置；所述加载体包括加载杆、上调节螺母、下调节螺母、导向杆、加载板和直线轴承，竖向的所述加载杆穿过框架上平板并通过所述上调节螺母和所述下调节螺母安装于所述框架上平板的中部位置，所述上调节螺母和所述下调节螺母分别位于所述框架上平板的上方和下方，竖向的所述导向杆的上段通过竖向的所述直线轴承安装于所述框架上平板上并能上下移动，所述直线轴承穿过所述框架上平板，所述导向杆的下端与横向的所述加载板的上面连接，所述加载板位于所述调节垫块的上方；所述安装夹具安装于所述调节垫块与所述加载板之间并用于安装被测光纤压力传感器件；所述传感器包括一只力传感器和四只位移传感器，所述力传感器的上端与所述加载杆的下端连接，所述力传感器的下端安装在单耳片上，所述单耳片通过插销与双耳片连接，所述单耳片和所述双耳片之间可以绕所述插销摆动，所述双耳片安装于所述加载板的上面，四只所述位移传感器的下端分别安装于所述调节垫块上并位于靠近四角处，四只所述位移传感器的上端分别通过加长杆与所述加载板的下面连接。I只力传感器用于对加载载荷实时测量，4只位移传感器用于对装置加载板的平行度进行检测以确保垂直加载，并可对被测光纤压力传感器件的松弛效应进行检测；上述被测光纤压力传感器件一般也称为被测试件。为了具有更好的稳定性，所述支撑杆为四个且分别安装于所述底座上靠近四角处。作为优选，所述框架上平板的两端宽度大于其中部宽度形成“工”字型收腰结构，这样不但减轻整体重量，还减少加载时由于其遮挡造成的操作不便，所述导向杆为两个且对称分布于所述加载杆的两侧。根据实际需要，所述安装夹具为曲面夹具或平面夹具，当所述安装夹具为曲面夹具时，所述曲面夹具包括凸底座和凹盖板，所述凸底座安装于所述调节垫块的上面，所述凹盖板安装于所述加本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种高精度光纤压力传感器件标定装置，其特征在于：包括支撑框架、加载体、安装夹具和传感器，所述支撑框架包括底座、框架上平板、支撑杆和调节垫块，横向的所述底座和横向的所述框架上平板之间通过竖向的所述支撑杆连接，横向的所述调节垫块安装于所述底座上并位于中部位置；所述加载体包括加载杆、上调节螺母、下调节螺母、导向杆、加载板和直线轴承，竖向的所述加载杆穿过框架上平板并通过所述上调节螺母和所述下调节螺母安装于所述框架上平板的中部位置，所述上调节螺母和所述下调节螺母分别位于所述框架上平板的上方和下方，竖向的所述导向杆的上段通过竖向的所述直线轴承安装于所述框架上平板上并能上下移动，所述直线轴承穿过所述框架上平板，所述导向杆的下端与横向的所述加载板的上面连接，所述加载板位于所述调节垫块的上方；所述安装夹具安装于所述调节垫块与所述加载板之间并用于安装被测光纤压力传感器件；所述传感器包括一只力传感器和四只位移传感器，所述力传感器的上端与所述加载杆的下端连接，所述力传感器的下端安装在单耳片上，所述单耳片通过插销与双耳片连接，所述单耳片和所述双耳片之间可以绕所述插销摆动，所述双耳片安装于所述加载板的上面，四只所述位移传感器的下端分别安装于所述调节垫块上并位于靠近四角处，四只所述位移传感器的上端分别通过加长杆与所述加载板的下面连接。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：张毅，庄志，文勇，欧阳智江，陈颖，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院总体工程研究所，
类型：新型
国别省市：四川;51
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