本發(fā)明屬于智能制造，尤其涉及一種航空工裝光纖應變測量中的解調儀工作溫漂修正方法。

背景技術：

1、大型飛機構件裝配過程中，由于裝配工藝與裝配操作等原因，不可避免地會產生裝配應力，導致工裝關鍵位置偏差，從而嚴重影響飛機的裝配質量。因此，準確地測量裝配中的工裝應變是準確預警強迫裝配、保障飛機裝配質量的重要前提。光纖光柵應變傳感器因其具有高精度、高穩(wěn)定性、體積小、可組網測量的特點，而在飛機裝配中工裝應變測量中極具優(yōu)勢。然而，該方法的測量結果會隨著傳感器解調儀工作溫度的變化產生明顯漂移，加之測量環(huán)境溫變及解調儀工作電路發(fā)熱等導致解調儀工作溫度變化無法避免，嚴重制約了該方法的測量精度。因此，在工裝應變測量過程中如何修正解調儀工作溫度變化導致的測量結果漂移已成為亟待解決的關鍵問題。

2、朱夢嬌在《基于光纖傳感的nbi束偏轉器部件溫度應變監(jiān)測技術研究》中設計了一種基于金屬封裝粘貼式光纖光柵應變傳感器，通過改變封裝材料使傳感器具有溫度補償功能。該傳感器可覆蓋6000με的量程，并且在100攝氏度工作環(huán)境下2個月未出現明顯漂移，完成了傳感器測量環(huán)境溫變導致的溫度漂移修正，實現了應變測量精度提升。但是此方法僅針對測點處的應變溫度漂移值進行了修正，未考慮光纖解調儀處的溫度漂移，導致溫度漂移依然存在，無法達到航空工裝的精度要求，因此該方法存在一定不足需要完善。

3、張靖男在《用于動態(tài)壓力監(jiān)測的光纖布拉格光柵傳感器研究》中設計了一種“t”形金屬插芯結構的光纖光柵壓力傳感器，并針對“t”形金屬插芯式光纖光柵壓力傳感器進行了溫度補償的優(yōu)化，利用對測點處進行應變測量的溫度響應進行標定，得到傳感器的溫度響應擬合曲線，對應變測量進行了溫度漂移修正，進而保證了測力精度。然而該方法在光纖光柵應變傳感器的使用方法上限定過多，安裝條件局限，且只針對測點處的溫變進行了溫度漂移修正，仍存在溫度漂移修正不完全的問題，而光纖解調儀溫變引起的溫度漂移在實際監(jiān)測時不容忽略，因此該方法不足以支撐航空工裝精度要求。

4、綜上，現有光纖光柵應變傳感器溫度漂移修正方面的研究主要解決了應變傳感器對溫度敏感導致的測量結果漂移問題，不能修正航空工裝應變中解調儀工作溫度變化導致的應變測量結果漂移。為此，本發(fā)明提出航空工裝光纖應變測量中的解調儀工作溫度漂移修正方法，以保障解調儀工作溫度變化時應變測量精度。

技術實現思路

1、本發(fā)明要解決的技術難題是克服現有技術的缺陷和修正不足的問題，發(fā)明一種飛機構件裝配過程中工裝的應變測量對于光纖光柵解調儀產生的溫度漂移修正方法，保障測量精度，有效預警強迫裝配、反饋裝配質量，保障飛機的產品性能。

2、本發(fā)明的技術方案：

3、一種航空工裝光纖應變測量中的解調儀工作溫漂修正方法，以光纖光柵應變傳感器直接測量值與解調儀工作溫度為輸入量，利用本方法構建的分段修正模型，計算溫度漂移修正量，即解調儀工作溫度引起的測量結果漂移誤差，以實現解調儀工作溫漂補償，提升工裝應變測量精度；具體步驟如下：

4、步驟1：溫度漂移分段修正模型構建

5、由于光纖光柵應變傳感器具有溫度應變雙敏感的特性，在光纖光柵應變傳感器工作時其測量值會隨環(huán)境溫度以及光纖解調儀工作溫度變化在應變實測值上下浮動，測量值與實測值的差值即為應變的溫度漂移值；光纖光柵應變傳感器在工作時測量得到的應變數據實際為應變實測值與應變的溫度漂移值的疊加，因此，為確定應變實測值，需先測量出應變的溫度漂移值，再結合測量得到的應變數據計算得到應變實測值。對于固定在工件上的光纖光柵應變傳感器，在不施加外力的條件下，在初始工作環(huán)境溫度下，將應變測量值清零，隨實驗時間增加，光纖解調儀溫度由于設備工作發(fā)熱不斷升高，記錄光纖光柵應變傳感器測量的應變值，同時用熱電偶測量光纖解調儀的溫度；對測量結果進行高斯濾波后，繪制濾波平滑后的應變測量結果、光纖解調儀溫度隨時間變化的溫度-時間曲線；假設溫度-時間曲線抽象函數表達為t＝f(t)，則應在f’(t)＝0對曲線分段；按照溫度-時間曲線分段點對應變的溫度漂移值與溫度的關系進行分段多項式擬合，得到應變的溫度漂移值隨溫度的分段曲線；當某溫度下，應變的溫度漂移值小于1με時，認為應變的溫度漂移值不影響實際使用，只采取濾波降噪處理，不進行溫度擬合；當應變的溫度漂移值大于1με時，采取濾波降噪處理，并依據f’(t)＝0得到的分段區(qū)間對溫度漂移值與溫度的分段擬合曲線，最終擬合出溫度漂移分段修正函數：

6、

7、其中，ε0為應變的溫度漂移值，t為某溫度，其余參數為修正系數；

8、至此，實現溫度漂移分段修正模型的構建；

9、步驟2：工裝應變測量系統(tǒng)搭建

10、搭建工裝定位器分布式光纖應變監(jiān)測系統(tǒng)，對飛機工裝定位器上有限離散應變測點應變信號進行實時測量，同時確定光纖光柵應變傳感器在滿足約束條件下的可安裝范圍，在定位器上標記測點位置，然后，將光纖光柵應變傳感器布置在飛機工裝定位器的應變測點位置，將光纖光柵應變傳感器連接至解調儀的對應通道中，采集波長信號的變化；解調儀連接至計算機，用于在對應的軟件系統(tǒng)中讀取各光纖光柵應變傳感器檢測到的波長變化及對應的應變測量值；通過熱電偶測量光柵解調儀的溫度，并通過溫度數據采集模塊進行溫度數據的采集和記錄。至此完成測量系統(tǒng)的搭建；

11、步驟3：工裝應變測量與解調儀工作溫漂修正

12、在裝配過程中，實時采集解調儀傳回的應變測量值與溫度數據采集模塊傳回的熱電偶溫度測量值，將測量溫度值輸入構建的溫漂修正模型，即獲得漂移修正量ε0，進而通過下式實現解調儀工作溫漂的修正：

13、εr＝ε-ε0?(t＝t0)?(2)

14、其中，εr為t0溫度下應變測量修正值，ε為t0溫度下解調儀傳回的應變原始測量值；

15、至此，實現了慮航空工裝應變的精準測量。

16、本發(fā)明的有益效果：發(fā)明了一種航空工裝光纖應變測量中的解調儀工作溫漂修正方法，針對不同溫度區(qū)間的應變測量溫度漂移特性，以溫度變化速率為依據完成曲線分段，進而應用合適的多項式函數分段擬合，建立溫漂修正模型，降低了擬合的復雜度、提升了溫漂修正的準確性。保障了解調儀工作溫度變化條件下的光纖光柵應變傳感器的測量精度。該方法適用于飛機構件裝配過程中工裝的應變測量，同時也適用于任意光纖光柵應變測量過程。具有應用范圍廣、操作簡便、易推廣等優(yōu)點。

技術特征：

1.一種航空工裝光纖應變測量中的解調儀工作溫漂修正方法，其特征在于，具體步驟如下：

技術總結
本發(fā)明屬于智能制造技術領域，公開了一種航空工裝光纖應變測量中的解調儀工作溫漂修正方法，針對不同溫度區(qū)間的應變測量溫度漂移特性，以溫度變化速率為依據完成曲線分段，進而應用合適的多項式函數分段擬合，建立溫漂修正模型，降低了擬合的復雜度、提升了溫漂修正的準確性。保障了解調儀工作溫度變化條件下的光纖光柵應變傳感器的測量精度。該方法適用于飛機構件裝配過程中工裝的應變測量，同時也適用于任意光纖光柵應變測量過程。具有應用范圍廣、操作簡便、易推廣等優(yōu)點。

技術研發(fā)人員：張洋,張新楊,董欣,徐柯瀾,董子誠,周玉祥,陳啟航,劉巍
受保護的技術使用者：大連理工大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9