[发明专利]一种船用光纤光栅温度传感器及其使用方法

说明书

本发明涉及一种船用光纤光栅温度传感器，其特征在于：包括光缆、两根金属薄管、FBG、毛细钢管、金属厚管以及胶粘剂；所述毛细钢管套设裸FBG外，所述FBG两侧的光纤上均套设有所述金属薄管，且其中一金属薄管的一端与毛细钢管的一端固定连接，将毛细钢管悬空；所述金属厚管通过所述胶粘剂将两根金属薄管胶接在金属厚管内腔上；所述光缆套设在光纤的两端；其由所述胶粘剂与金属薄管粘接；所述金属厚管的管壁内设置有空腔；该空腔内充装有水银；且金属厚管的外壁上开设有进液口。本发明的温度传感器，检测精度高，检测效果好，便于安装，便于维护。

技术领域

本发明涉及光纤传感器技术领域，尤其是涉及一种船用光纤光栅温度传感器及其使用方法。

背景技术

光导纤维的应用是传感器领域的重大突破，起源于光纤通信技术。在光通信利用中发现当温度、应力等环境条件变化时，引起光纤传输的光波强度、相位、频率、偏振态等变化，测量光波量的变化，就可知道导致这些变化产生的温度、应力等物理量的大小，根据这些原理便可研制出光导纤维传感器。

光纤传感器所用光纤与普通通讯用光纤基本相同，都由纤芯、包层和涂覆层组成。光纤纤芯的主要成分为二氧化硅，其中含有极微量的掺杂剂，一般为二氧化锗，用以提高纤芯的折射率，形成全内反射条件的弱导光纤将光限制在纤芯中。纤芯的直径在5-50μm，其中单模光纤为9μm，多模光纤为50μm。包层主要成分也为二氧化硅，直径为125μm。涂覆层一般为环氧树脂、硅橡胶等高分子材料，外径为250μm，用于增强光纤的柔韧型、机械强度和耐老化特性。而有些类型的光纤传感器由于使用的场合不同需要对普通光纤做些加工处理，使其对特定的信号更加敏感。

光纤传感器按照是否对所测量的信号进行调制一般可分为两类非本征型和本征型。非本征型光纤传感器中的光纤，只起信号传输作用，由另外的探测装置对载波光进行调制获取信号，检测原理及所能测量的信号比较简单。因为非本征型光纤传感器中的光纤只起信号传输作用，与普通传感器中的导线作用相当，因而还不能称为严格意义光纤光栅传感技术在结构健康监测中的应用上的光纤传感器。本征型光纤传感器不仅传输信号，也起传感作用，即通过光纤自身的光敏效应、光弹效应、双折射效应、法拉第效应、荧光效应等把待测量调制为光的强度、相位、偏振或者波长的变化。本征型光纤传感器又称为功能型光纤传感器或内调制型光纤传感器、全光纤传感器。通常所说的光纤传感器均指本征型光纤传感器。光纤传感器按照测量的空间分布情况可以分为点传感器、准分布式传感器和分布式传感器。其中后两种传感器是光纤传感器所特有的功能，既能够在用一根光纤测量结构上空间多点或者无限多自由度的参数分布，这可以说是传感器技术的根本变革。

随着世界贸易与经济的发展，国际航运业发挥着至关重要的作用，全球经济一体化的发展离不开航运业的支持，同时也推动着航运业蓬勃发展。船舶作为航运业的重要交通工具，其安全性能也是人们关注的焦点。船体结构强度是决定船舶安全性能的重要因素之一，船级社在船舶设计与建造过程中制定了相关规范及标准，对建造工艺以及船舶的维修保养提出了相关要求和计划，从而保证船体结构的强度能承受环境载荷的破坏。然而，船舶航行在海洋环境中，其结构承受的外载荷具有很强的随机性，并且在设计和建造过程中很难对这些随机因素进行准确的预报。因此，人们提出船舶结构应力监测与评估系统来保障船舶在工作过程中的安全。