一種高溫結(jié)構(gòu)溫度和應(yīng)變的同時(shí)測(cè)試方法及標(biāo)定裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種高溫結(jié)構(gòu)溫度和應(yīng)變的同時(shí)測(cè)試方法及標(biāo)定裝置，裝置包括加熱源溫度控制系統(tǒng)、加熱源、隔熱環(huán)境艙、熱電偶、數(shù)據(jù)采集儀、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、耐高溫托架、光纖光柵、光纖光柵解調(diào)儀和計(jì)算機(jī)，熱電偶與數(shù)據(jù)采集儀電信號(hào)連接，光纖光柵和光纖光柵解調(diào)儀電信號(hào)連接，加熱源溫度控制系統(tǒng)與輻射加熱源電信號(hào)連接；方法首先測(cè)出未封裝的裸光纖返回信號(hào)隨溫度變化規(guī)律，再測(cè)試光纖封裝于不同材料時(shí)相應(yīng)的應(yīng)變傳遞系數(shù)，一個(gè)光柵用高溫粘接劑封裝，另一個(gè)光柵固定在材料表面只傳感材料溫度。通過(guò)光纖光柵解調(diào)儀得到兩個(gè)返回波長(zhǎng)信號(hào)，進(jìn)行信號(hào)解耦，實(shí)現(xiàn)材料溫度和應(yīng)變的測(cè)量。本發(fā)明具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、復(fù)用能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)的特點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種高溫結(jié)構(gòu)溫度和應(yīng)變的同時(shí)測(cè)試方法及標(biāo)定裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及的是一種高溫結(jié)構(gòu)溫度和應(yīng)變的同時(shí)測(cè)試方法及標(biāo)定裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]飛行器在飛行過(guò)程中，受到熱力載荷聯(lián)合作用，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)結(jié)構(gòu)熱力響應(yīng)，需要進(jìn)行溫度和應(yīng)變的同時(shí)測(cè)試。此外，結(jié)構(gòu)在高溫環(huán)境下進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)也需要測(cè)試溫度和應(yīng)變。目前，溫度和應(yīng)變的測(cè)試往往是分開(kāi)進(jìn)行的。溫度測(cè)試方法主要是接觸式的熱電偶和非接觸的單、雙比色高溫計(jì)等。而高溫應(yīng)變測(cè)試也分為接觸式和非接觸式兩種:接觸式應(yīng)變傳感器主要有應(yīng)變計(jì)、光柵傳感器、電容或電感傳感器等；非接觸式應(yīng)變測(cè)試法主要有數(shù)字圖像相關(guān)法、高溫云紋法、相干梯度敏感法等。光纖光柵傳感器能夠感應(yīng)溫度和應(yīng)變變化，同時(shí)還具有抗電磁干擾能力強(qiáng)、尺寸小、耐腐蝕性好、復(fù)用能力強(qiáng)、傳輸距離遠(yuǎn)等特點(diǎn)，在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中被廣泛應(yīng)用。然而，高溫條件下，光纖光柵傳感器如何封裝在結(jié)構(gòu)表面，以及返回信號(hào)如何將溫度和應(yīng)變分別解耦是高溫結(jié)構(gòu)溫度應(yīng)變同時(shí)測(cè)試的關(guān)鍵所在。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)高溫條件下光纖光柵傳感器應(yīng)用的難題，本發(fā)明的目的在于提供了一種高溫結(jié)構(gòu)溫度和應(yīng)變的同時(shí)測(cè)試方法及標(biāo)定裝置，將高溫光纖光柵傳感器封裝在被測(cè)材料表面，根據(jù)不同被測(cè)材料對(duì)光纖光柵傳感器進(jìn)行標(biāo)定，實(shí)現(xiàn)材料溫度和應(yīng)變同時(shí)測(cè)量。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:一種高溫結(jié)構(gòu)同時(shí)測(cè)試溫度和應(yīng)變的標(biāo)定裝置，包括加熱源溫度控制系統(tǒng)、加熱源、隔熱環(huán)境艙、熱電偶、數(shù)據(jù)采集儀、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、耐高溫托架、光纖光柵、光纖光柵解調(diào)儀和計(jì)算機(jī)，熱電偶與數(shù)據(jù)采集儀電信號(hào)連接，光纖光柵和光纖光柵解調(diào)儀電信號(hào)連接，加熱源溫度控制系統(tǒng)與輻射加熱源電信號(hào)連接，計(jì)算機(jī)分別與加熱源溫度控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集儀、光纖光柵解調(diào)儀電信號(hào)連接；隔熱環(huán)境艙放置在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，隔熱環(huán)境艙內(nèi)部下方設(shè)置耐高溫托架，隔熱環(huán)境艙內(nèi)部上方是輻射加熱源，光纖光柵穿過(guò)隔熱環(huán)境艙的一側(cè)置于耐高溫托架上，熱電偶穿過(guò)隔熱環(huán)境艙的另外一側(cè)置于光纖光柵上；加熱源溫度控制系統(tǒng)控制加熱源的溫度，光纖光柵傳感溫度應(yīng)變信號(hào)返回到光纖光柵解調(diào)儀中，熱電偶測(cè)試光纖光柵處的溫度通過(guò)數(shù)據(jù)采集儀記錄，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行溫度控制和數(shù)據(jù)整合。
[0005]本發(fā)明還具有如下技術(shù)特征:
[0006]1、所述熱電偶為K型鎧裝熱電偶。
[0007]2、一種使用如上所述的一種高溫結(jié)構(gòu)同時(shí)測(cè)試溫度和應(yīng)變的標(biāo)定裝置得出的一種高溫結(jié)構(gòu)同時(shí)測(cè)試溫度和應(yīng)變的方法，包括如下步驟:
[0008]第一步，將未封裝的光纖光柵放入隔熱環(huán)境艙，調(diào)整熱源溫度控制系統(tǒng)使得溫度從室溫緩慢升到1000°c，通過(guò)數(shù)據(jù)采集儀和光纖光柵解調(diào)儀實(shí)時(shí)記錄溫度和光柵返回波長(zhǎng)信號(hào)，測(cè)出不同溫度對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，對(duì)得到的數(shù)據(jù)利用公式[0009]
【權(quán)利要求】
1.一種高溫結(jié)構(gòu)同時(shí)測(cè)試溫度和應(yīng)變的標(biāo)定裝置，包括加熱源溫度控制系統(tǒng)、加熱源、隔熱環(huán)境艙、熱電偶、數(shù)據(jù)采集儀、實(shí)驗(yàn)平臺(tái)、耐高溫托架、光纖光柵、光纖光柵解調(diào)儀和計(jì)算機(jī)，其特征在于:熱電偶與數(shù)據(jù)采集儀電信號(hào)連接，光纖光柵和光纖光柵解調(diào)儀電信號(hào)連接，加熱源溫度控制系統(tǒng)與輻射加熱源電信號(hào)連接，計(jì)算機(jī)分別與加熱源溫度控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集儀、光纖光柵解調(diào)儀電信號(hào)連接；隔熱環(huán)境艙放置在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上，隔熱環(huán)境艙內(nèi)部下方設(shè)置耐高溫托架，隔熱環(huán)境艙內(nèi)部上方是福射加熱源，光纖光柵穿過(guò)隔熱環(huán)境艙的一側(cè)置于耐高溫托架上，熱電偶穿過(guò)隔熱環(huán)境艙的另外一側(cè)置于光纖光柵上；加熱源溫度控制系統(tǒng)控制加熱源的溫度，光纖光柵傳感溫度應(yīng)變信號(hào)返回到光纖光柵解調(diào)儀中，熱電偶測(cè)試光纖光柵處的溫度通過(guò)數(shù)據(jù)采集儀記錄，由計(jì)算機(jī)進(jìn)行溫度控制和數(shù)據(jù)整合。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高溫結(jié)構(gòu)溫度和應(yīng)變的標(biāo)定裝置，其特征在于:所述熱電偶為K型鎧裝熱電偶。
3.一種使用如權(quán)利要求1或2所述的一種高溫結(jié)構(gòu)同時(shí)測(cè)試溫度和應(yīng)變的標(biāo)定裝置得出的一種高溫結(jié)構(gòu)同時(shí)測(cè)試溫度和應(yīng)變的方法，其特征在于，包括如下步驟: 第一步，將未封裝的光纖光柵放入隔熱環(huán)境艙，調(diào)整熱源溫度控制系統(tǒng)使得溫度從室溫緩慢升到1000°c，通過(guò)數(shù)據(jù)采集儀和光纖光柵解調(diào)儀實(shí)時(shí)記錄溫度和光柵返回波長(zhǎng)信號(hào)，測(cè)出不同溫度對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)，對(duì)得到的數(shù)據(jù)利用公式


4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種高溫結(jié)構(gòu)溫度和應(yīng)變的標(biāo)定方法，其特征在于:所述的粘接劑在選擇時(shí)應(yīng)該注意線(xiàn)膨脹系數(shù)與基底材料、彈性體材料保持在一個(gè)量級(jí)的同時(shí)具有便于涂覆的流動(dòng)性。
【文檔編號(hào)】G01D21/02GK103575331SQ201310498677
【公開(kāi)日】2014年2月12日 申請(qǐng)日期:2013年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月16日
【發(fā)明者】解維華, 霍施宇, 孟松鶴, 金華, 徐凱, 矯利闖 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)