技术摘要：
一种光纤光栅传感器多功能测试装置及方法，光学平台上设有应变力施加机构和传感器加热机构，应变力施加机构为第一齿轮齿条平移台上设有三维组合平移台，三维组合平移台上设有推拉力计，推拉力计上设有传感器连接器；传感器加热机构为第二齿轮齿条平移台上设有旋转升降  全部
背景技术：
光纤光栅传感器由于具有抗电磁干扰、体积小、重量轻、耐腐蚀、易于实现波分、时 分和空分复用等优点在光纤传感领域倍受瞩目。近年来，光纤光栅传感器在土木工程、公共 交通、军事、航天、医疗等领域的应用有诸多报道。光纤光栅传感器是利用光纤光栅随外界 物理量的变化，如温度、应变的变化会引起光纤光栅反射光谱或透射光谱的中心波长漂移 的特点，通过检测波长漂移量可实现对物理量的测量。由于光纤光栅对温度和应变同时敏 感，所以解决温度应变交叉敏感问题是光纤光栅传感器工程化应用的关键技术。基于参考 光纤光栅、双波长叠栅、不同结构直径光栅对和光纤光栅FP腔等方法设计制作的光纤光栅 温度应变区分测量传感器的报道很多，但是对制作好的光纤光栅传感器进行性能测试时， 通常采用的方法是先后独立的做温度测试和应变测试，然后对测试数据进行说明。没有对 光纤光栅传感器同时进行温度应变测试的主要原因在于光纤光栅传感器在做温度测试时， 通常是放在恒温水浴箱或鼓风干燥箱中进行，无法对光纤光栅传感器施加定量的应力使其 发生等量应变；或者在光纤光栅传感器在做应变测试时，无法定量改变光纤光栅传感器的 温度。 由于光纤光栅传感器作为一种新型传感器，在工程领域还没有普及化应用，所以 能够同时进行光纤光栅传感器温度应变测试的装置未见论文报道和产品出售，目前急需一 种能够同时进行光纤光栅传感器温度应变(位移、拉力)的测试装置。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题在于提供一种体积小、结构简单、操作方便、耗能低的 光纤光栅传感器多功能测试装置。 解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种光纤光栅传感器多功能测试装置， 光学平台上设置有应变力施加机构和传感器加热机构，所述的应变力施加机构为第一齿轮 齿条平移台上设置有三维组合平移台，三维组合平移台上设置有推拉力计，推拉力计上设 置有传感器连接器；所述的传感器加热机构为第二齿轮齿条平移台上设置有旋转升降台， 旋转升降台上设置有恒温加热器，第二齿轮齿条平移台与第一齿轮齿条平移台移动方向垂 直，所述的恒温加热器为温度控制器上设置有加热平板，温度控制器和加热平板通过导线 相连，加热平板上设置有保温罩，位于保温罩内加热平板上设置有传感器固定器；位于光学 平台一侧设置有光纤光栅解调设备和测温仪，测温仪的探头放置在保温罩内。 作为一种优选的技术方案，所述的保温罩是由四块耐高温隔热板首尾相接围成矩 形框与顶部可拆卸安装的真空玻璃板构成，保温罩的侧壁上设置有光纤光栅传感器光纤出 口、测温仪探头入口和传感器连接器入口。 4 CN 111578977 A 说　明　书 2/11 页 作为一种优选的技术方案，所述的传感器固定器的结构为底座平板的一侧竖直设 置有侧板，底座平板和侧板上设置有阵列螺孔。 本发明还提供一种光纤光栅传感器的拉力、位移、温度、应变传感测试方法，其特 征在于，包括以下步骤： S1.安装待测光纤光栅传感器和测温仪探头 a .将待测光纤光栅传感器固定在传感器固定器上，盖上保温罩，测温仪探头通过 保温罩侧壁测温仪探头入口伸入到保温罩内，打开保温罩上真空玻璃板，调整测温仪探头 位置使测温仪探头与待测光纤光栅传感器接触，将测温仪探头固定在传感器固定器上； b.调节三维组合平移台竖向位移螺旋测微套筒，使位于推拉力计前端的传感器连 接器与待测光纤光栅传感器一端受力点等高，调节第一齿轮齿条平移台和第二齿轮齿条平 移台，使传感器连接器与待测光纤光栅传感器一端受力点粗略对准，微调三维组合平移台 的横向位移螺旋测微套筒、纵向位移螺旋测微套筒、竖向位移螺旋测微套筒，使传感器连接 器与待测光纤光栅传感器一端受力点精确对准，将传感器连接器与待测光纤光栅传感器固 定相联； S2.光纤光栅解调设备连接 将待测光纤光栅传感器的另一端尾纤通过保温罩侧壁光纤光栅传感器光纤出口 穿出，并与光纤光栅解调设备相连，关闭保温罩上真空玻璃板； S3.光纤光栅传感器拉力或位移或应变或温度传感测试 a .室温下，调节三维组合平移台横向位移螺旋测微套筒，使推拉力计前端的传感 器连接器产生横向定量位移，从而使待测光纤光栅传感器产生位移形变，最终使光纤光栅 波长发生漂移，通过三维组合平移台螺旋测微套筒刻度读出待测光纤光栅传感器受力点位 移大小，通过推拉力计读出待测光纤光栅传感器受力大小，通过光纤光栅解调设备读出光 纤光栅波长，连续定量加载或减载横向位移或拉力，记录位移或拉力变化与光纤光栅波长 变化，即可达到待测光纤光栅传感器位移或拉力传感测试，通过数据分析得到待测光纤光 栅传感器位移或拉力传感性能参数； b.根据待测光纤光栅传感器物理结构模型，将待测光纤光栅传感器位移或拉力变 化转换为待测光纤光栅传感器应变变化，通过数据分析得到待测光纤光栅传感器应变传感 性能参数； c.打开恒温加热器开关，设定加热温度，对待测光纤光栅传感器进行加热，测温仪 读出待测光纤光栅传感器实际温度值，光纤光栅解调设备读出待测光纤光栅传感器的光纤 光栅波长值，连续定量改变恒温加热器的设定温度值，对待测光纤光栅传感器进行升温或 降温，记录待测光纤光栅传感器的温度变化和光纤光栅波长变化，即可达到待测光纤光栅 传感器温度传感测试，通过数据分析得到待测光纤光栅传感器温度传感性能参数； S4.不同温度下待测光纤光栅传感器拉力或位移传感测试 打开恒温加热器开关，设定加热温度，对待测光纤光栅传感器进行加热，待恒温加 热器温度恒定时，测温仪读出待测光纤光栅传感器实际温度值；调节三维组合平移台横向 位移螺旋测微套筒，使推拉力计前端的传感器连接器产生横向定量位移，从而使待测光纤 光栅传感器产生位移形变，最终使光纤光栅波长发生漂移，通过三维组合平移台螺旋测微 套筒刻度读出待测光纤光栅传感器受力点位移大小，通过推拉力计读出待测光纤光栅传感 5 CN 111578977 A 说　明　书 3/11 页 器受力大小，通过光纤光栅解调设备读出光纤光栅波长，连续定量加载或减载横向位移或 拉力，记录位移或拉力变化和光纤光栅波长变化，即可达到设定温度下待测光纤光栅传感 器位移或拉力传感测试；改变恒温加热器加热温度，重复上述实验步骤，即可得到不同温度 下待测光纤光栅传感器拉力、位移传感测试，通过数据分析得到待测光纤光栅传感器在不 同温度下拉力、位移传感器传感性能参数； 作为一种优选的技术方案，所述的步骤S3中恒温加热器的温度调节范围是0℃～ 450℃。 本发明的有益效果如下： (1)本发明既可适用于光纤光栅传感器拉力、位移、应变、温度的单参量传感性能 测试，也可用于双参量即温度和拉力或位移或应变的同时测试，是一种光纤光栅传感器多 功能测试装置。 (2)本发明施加于光纤光栅传感器的应变力可通过三维组合平移台横向位移大小 或推拉力计数码显示记录，根据光纤光栅传感器物理结构模型，将光纤光栅传感器位移或 拉力变化转换为光纤光栅传感器应变变化，因此可以实现光纤光栅位移传感器、力传感器、 应变传感器等多种传感器性能测试。 (3)本发明恒温加热器加热温度可在0℃～450℃范围内调节，恒温加热器耗能低， 可以实现应用于在0℃～450℃温度环境下工作的光纤光栅传感器传感性能测试。 (4)本发明还可适用于其他光纤微结构的温度、应变性能测试。 (5)本发明具有结构简单、体积小，操作方便、耗能低、多功能测试的优点。 附图说明 图1是本发明的结构示意图。 图2是室温下光纤光栅传感器拉力传感性能测试曲线图。 图3是室温下光纤光栅传感器位移传感性能测试曲线图。 图4是室温下光纤光栅传感器应变传感性能测试曲线图。 图5是光纤光栅传感器温度传感性能测试曲线图。 图6是不同温度下光纤光栅传感器拉力传感性能测试曲线图。 图7是不同温度下光纤光栅传感器位移传感性能测试曲线图。