[0001] 本发明涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种具有温度自补偿功能的应力测量传感器和温度自补偿方法。

[0002] 在工业生产中，很多设备故障都是由高温引起，即使生产设备在正常的工作温度范围内运行，它的失效概率也会随着温度的升高而急剧增加，因此，某些关键运行结构不可避免会产生热应变，由此导致的应力失配甚至失效也会严重影响其结构可靠性和安全性。光纤布拉格光栅(FBG)应变传感器波长可调制，易于解调、精度高，在工业上具有较为广泛的应用，也同样适用于风机叶片的应力测量，但FBG中心波长会随着温度变化而漂移，尤其是风机叶片的高海拔工作环境和极端天气，产生应变和温度交叉敏感现象，影响光纤光栅传感器的精度。而现阶段后端的算法补偿和其他补偿方式都无法较好的提高传感精度和质量，是目前亟待解决的问题。

[0023] 在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

[0024] 应当理解的是，虽然在这里可能使用了术语“第一”、“第二”等等来描述各个单元，但是这些单元不应当受这些术语限制。使用这些术语仅仅是为了将一个单元与另一个单元进行区分。举例来说，在不背离示例性实施例的范围的情况下，第一单元可以被称为第二单元，并且类似地第二单元可以被称为第一单元。这里所使用的术语“和/或”包括其中一个或更多所列出的相关联项目的任意和所有组合。

[0025] 现在结合附图对本发明作详细的说明。示图为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

[0026] 实施例1

[0027] 请参阅图1，为本申请实施例所提供的一种具有温度自补偿功能的应力测量传感器结构示意图。

[0028] 作为示例，所述传感器包括：光纤光栅1、第一高温度系数金属毛细管2以及第二高温度系数金属毛细管3；所述光纤光栅1的一侧插入第一高温度系数金属毛细管2中，所述光纤光栅1的一侧与所述第一高温度系数金属毛细管2固定连接；在所述第一高温度系数金属毛细管2外侧封装有第二高温度系数金属毛细管3，所述第二高温度系数金属毛细管3的第一端与第一高温度系数金属毛细管2固定连接，所述第二高温度系数金属毛细管3的第二端与所述光纤光栅1的另一侧固定连接；所述第一高温度系数金属毛细管2的长度与所述第二高温度系数金属毛细管3的长度呈预设比例。

[0029] 优选的，所述应力测量传感器为光纤布拉格光栅应变传感器。

[0030] 优选的，所述第一高温度系数金属毛细管2为铝合金管，所述第二高温度系数金属毛细管3为镍合金管。需要说明的是，此处对第一高温度系数金属毛细管和第二高温度系数金属毛细管不作限制，在实际应用过程中相关技术人员可以更改其材质。

[0031] 优选的，所述光纤光栅1的一侧与所述第一高温度系数金属毛细管2固定连接包括：所述光纤光栅1的一侧与所述第一高温度系数金属毛细管2采用胶粘剂粘合或焊接固定。所述第一高温度系数金属毛细管2的两端分别与所述光纤光栅1在粘合点101和粘合点102处固定连接。

[0032] 优选的，所述第二高温度系数金属毛细管3的第一端与第一高温度系数金属毛细管2的第一端在粘合点201通过激光焊接固定，所述第二高温度系数金属毛细管的第二端与所述光纤光栅1的另一侧在粘合点103通过激光焊接固定连接。

[0033] 优选的，所述光纤光栅1的两端分别为耐高温光纤12，在所述光纤光栅的中间段为带有光栅的光纤11。

[0034] 优选的，所述第一高温度系数金属毛细管2的长度与所述第二高温度系数金属毛细管3的长度呈预设比例包括：第一高温度系数金属毛细管的长度/第二高温度系数金属毛细管的长度＝第二高温度系数金属毛细管的膨胀系数/第一高温度系数金属毛细管的膨胀系数。进一步的，当温度作用在上述应力测量传感器上时，镍合金管(第二高温度系数金属毛细管)和铝合金管(第一高温度系数金属毛细管)均要膨胀，镍合金管膨胀使光纤光栅部分拉伸，而铝合金管膨胀会使光纤光栅部分缩短，其中，镍合金管的长度为铝合金管的2倍。具体地，首先镍合金管膨胀导致光纤光栅拉伸，因镍合金管长度为铝合金管2倍，铝合金管的膨胀系数为镍合金的二倍，镍合金管和铝合金管的尾部焊点又在同一位置，在预应力相等的情况下，铝合金膨胀位置的拉伸会使光纤光栅部分缩短。这样，二者的作用可抵消光纤光栅部分由温度引入的形变，仔细设计两种毛细管的长度，可以很好补偿温度对应力测量的影响，实现温度无关的应力测量。

[0035] 优选的，在对第一高温度系数金属毛细管2、第二高温度系数金属毛细管3与光纤光栅1进行焊接固定的过程中对所述光纤光栅施加相同的预应力，这样可以获得合适的应力测量范围。

[0036] 本发明上述实施例通过设计第一高温度系数金属毛细管和第二高温度系数金属毛细管的长度，通过二者的相互作用可抵消光纤光栅部分由温度引入的形变，可以很好补偿温度对应力测量的影响，实现温度无关的应力测量。进一步的，使其在基于风机叶片工作环境下可以克服高海拔工作环境和极端天气产生的应变和温度交叉敏感现象，进而提高应力测量传感器的精度。

[0037] 实施例2

[0038] 请参阅图2，为本实施例提供的一种应力测量传感器温度自补偿方法流程图。

[0039] 作为示例，所述方法应用于上述一种具有温度自补偿功能的应力测量传感器中，所述方法包括：

[0040] S210：将光纤光栅一端先插入第一高温度系数金属毛细管，将第一高温度系数金属毛细管两端与光纤光栅之间固定连接。

[0041] S220：将与光纤光栅固定连接后的第一高温度系数金属毛细管插入第二高温度系数金属毛细管中，将第二高温度系数金属毛细管两端分别与第一高温度系数金属毛细管和光纤光栅固定连接。

[0042] S230：所述第一高温度系数金属毛细管的长度与所述第二高温度系数金属毛细管的长度呈预设比例。

[0043] S240：当受到环境温度变化影响时，应力测量传感器上的第一高温度系数金属毛细管和第二高温度系数金属毛细管均会膨胀。

[0044] S250：第二高温度系数金属毛细管膨胀使光纤光栅部分拉伸，第二高温度系数金属毛细管膨胀使光纤光栅部分缩短。

[0045] S260：所述第一高温度系数金属毛细管和第二高温度系数金属毛细管的相互作用可以抵消光纤光栅部分由温度引入的形变。

[0046] 实施例3

[0047] 本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有一个或一个以上的指令，所述应力测量传感器温度自补偿程序被处理器执行时实现如上文所述的应力测量传感器温度自补偿方法的步骤。由于本存储介质采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。

[0048] 实施例4

[0049] 请参阅图3，本发明实施例还提供了一种电子设备，包括：存储器602和处理器601；所述存储器602中存储有至少一条程序指令；所述处理器601，通过加载并执行所述至少一条程序指令以实现如实施例2所提供的应力测量传感器温度自补偿方法。

[0050] 存储器602和处理器601采用总线方式连接，总线可以包括任意数量的互联的总线和桥，总线将一个或多个处理器601和存储器602的各种电路连接在一起。总线还可以将诸如外围设备、稳压器和功率管理电路等之类的各种其他电路连接在一起，这些都是本领域所公知的，因此，本文不再对其进行进一步描述。总线接口在总线和收发机之间提供接口。收发机可以是一个元件，也可以是多个元件，比如多个接收器和发送器，提供用于在传输介质上与各种其他装置通信的单元。经处理器601处理的数据通过天线在无线介质上进行传输，进一步，天线还接收数据并将数据传送给处理器601。

[0051] 处理器601负责管理总线和通常的处理，还可以提供各种功能，包括定时，外围接口，电压调节、电源管理以及其他控制功能。而存储器602可以被用于存储处理器601在执行操作时所使用的数据。

[0052] 以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。