[发明专利]一种气体压力式光纤Bragg光栅温度传感器及其使用方法

权利要求书

1.一种气体压力式光纤Bragg光栅温度传感器，其特征在于：包括气体压力温度感应装置和光纤Bragg光栅压力转换装置，气体压力温度感应装置由密封的温度变化压力感应包（10）连接毛细管（8）和隔层膜片（6）；光纤Bragg光栅压力转换装置的主体是安装有光纤Bragg光栅（2）的等强度悬臂梁（1），等强度悬臂梁（1）的一端通过隔层膜片（6）传递气体压力温度感应装置感应到的压力；光纤Bragg光栅（2）与外接光缆（13）连接传递感应到的信号。

2.根据权利要求1所述的气体压力式光纤Bragg光栅温度传感器，其特征在于：所述等强度悬臂梁（1）与隔层膜片（6）之间通过传压杆（4）刚性连接，隔层膜片（6）通过毛细管转接头（6）与毛细管（8）密封连接。

3. 根据权利要求1所述的气体压力式光纤Bragg光栅温度传感器，其特征在于：所述光纤Bragg光栅压力转换装置外部有壳体（3），光纤Bragg光栅（2）通过壳体（3）内部的引出孔（12）与外接光缆（13）相连接，用环氧树脂对引出孔（12）进行密封。

4.   根据权利要求1所述的气体压力式光纤Bragg光栅温度传感器，其特征在于：所述光纤Bragg光栅（2）粘贴在等强度悬臂梁（1）上下表面的中心轴线上。

5.一种气体压力式光纤Bragg光栅温度传感器的使用方法，其特征在于：

（1）将温度变化压力感应包（10）放置于需要测量的温度环境下，温包内的气体由于热胀冷缩导致内部气压发生变化，根据理想气体状态方程PV=nRT得到作用在隔层膜片（6）上的压力F1为：

式中，P为工作气体的压强，S为承受压力的面积，V为仪表封闭系统体积，R为

普适气体常数，T为工作气体温度，近似等于被测介质的温度；n为温包中气体的物质的量；

（2）由于传压杆（4）的一端作用在隔层膜片（6）上的压力F₁与作用到等强度臂

梁1上的力F₂是等值的，由此得到等强度悬臂梁轴向应变Δε与温度T的关系为：

消除环境温度的影响，将上下表面的光纤Bragg光栅的波长移位相减，得到被测温度T与光纤Bragg光栅中心波长移位Δλ_B12的关系为：

式中，S_ε为应变敏感系数；S_T为温度敏感系数；Δε为轴向应变变化量；ΔT为温度变化量；λ_B为光纤Bragg光栅中心波长；l：为等强度悬臂梁的长度。