[实用新型]对外加应力应变不敏感的双管式光纤Bragg光栅温度传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光纤Bragg光栅温度传感器，具体涉及一种对外加应力应变不敏感的双管式封装结构光纤Bragg光栅温度传感器，属光电子测量技术领域。

背景技术

温度传感器是确定测量对象温度的计量仪表，其中，光纤Bragg光栅温度传感器是近年来发展起来的测量对象温度的一种计量仪表。在用光纤Bragg光栅温度传感器测温过程中，光纤Bragg光栅温度传感器采用光纤材料，在信号的传输与传感中均是采用光信号，实现了现场的无电测量，提供了一种本质安全的在线测量温度的方式，适用于易燃、易爆的工况环境，比如：对石油或天然气的温度测量。但是，由于作为测温单元的光纤Bragg光栅对外加应力应变敏感，同时光纤Bragg光栅的测温方式又属于接触式测量，传统的单层管式封装和片式封装(参见文献：李川，吴晟，刘建平，龙昊波，朱黎军，“铠装光纤Bragg光栅温度传感器的研究”，《传感器技术》2005，24(4)：29～30，33；李川，吴晟，刘建平，龙昊波，李俊，“贴片式光纤Bragg光栅应变传感器”，《仪表技术与传感器》2005，7：3～4)，均不可避免的会受到外加应力应变的影响，(对光纤Bragg光栅而言，轴向的外加应力应变为10-6^-6时，将等效于温度变化～0.1℃。)从而降低温度测量的准确性。

在高压密闭容器中，压力变化范围甚至高达100MPa，这样，光纤Bragg光栅的温度测量响应可能完全淹没在压力变化引起的干扰中。因此，从实际应用出发，必须消除外加应力应变对光纤Bragg光栅干扰。

发明内容

本实用新型的目的，在于提供一种具有耐恶劣环境、对外加应力应变不敏感、能隔离外加应力应变对温度传感器产生的影响、减小和消除外加应力对光纤Bragg光栅对测温精度的干扰、保障光纤Bragg光栅在实际应用中温度测量的正常进行及其测量的系统精度、且结构简单的光纤Bragg光栅温度传感器。

本实用新型的目的是这样实现的：本双管式封装结构光纤Bragg光栅温度传感器，包括光纤5、光纤Bragg光栅7、内套管8、内套管带孔螺栓9；光纤Bragg光栅7的两端与光纤5联结后粘贴于内套管8两端的内套管带孔螺栓9上；此外，本双管式封装结构光纤Bragg光栅温度传感器还包括：外套管带孔螺栓2、紧套光纤3、外套管4、粘接剂6、密封胶10；粘贴于内套管8两端的内套管带孔螺栓9上的光纤5，松弛放置于内套管8中；内套管8通过粘接剂6固定于外套管4内壁的一侧；粘贴于内套管带孔螺栓9两端的光纤5经紧套光纤3由密封胶10共同粘贴于密封外套管的带孔螺栓2上，引入引出光缆1分别与紧套光纤3的两端联结。

本传感器还包括引入引出光缆1，该光缆分别与紧套光纤3的两端联结，以实现光纤Bragg光栅与信号处理装置光连接。

为使温度仍能通过外套管和内套管传递给光纤Bragg光栅，从而使得Bragg波长响应温度变化而产生移位，内、外套管8和4均采用热传导性能良好的金属材料。

本传感器的主要性能：双管式封装光纤Bragg光栅温度传感器对外加应力应变不敏感的技术属于机械补偿结构，仅是依靠外管保护光纤Bragg光栅不受外加应力应变的作用。

参见附图，由于封装于双管内的光纤Bragg光栅对外加应力应变不敏感，因此，该光纤Bragg光栅的心波长移位只与温度变化有关：

ΔλBλB=(α+ξ)ΔT]]>

式中Δλ_B为波长的变化；α为光纤材料的热膨胀系数，ξ为热光系数。上式表明，在消除外加应力应变作用后，光纤光栅的Bragg波长移位与温度的变化呈线性关系。