光纤传感器测量温度变化时为消除外加应力应变对温度产生的影响,设计了双套管式光纤Bragg光栅(FBG)温度传感器,双层结构用来隔离外加应力应变。对温度传感器建立平衡态模型, 并进行有限元热分析,仿真结果分析表明,当温度从20℃跃变到70℃、70℃跃变到20℃时,温度响应时间分别为t0.9=50±1s、t0.9=60±1s。并与水浴法测温实验结果(t0.9=52s、t0.9=63s,灵敏度为9.8410-3nm/℃,线性度为99.88%)相比较,时间偏差小于3s。

研制了一种双套管式光纤Bragg光栅温度传感器, 以实现无外力作用的温度测量。其中外套管隔离外加应力应变, 在内套管内松弛地放置光栅以隔离封装结构的表观热应变。引入引出尾纤穿过带孔螺栓, 以探测多个串联光栅。为了避免光栅处于张拉状态, 封装在外套管1、外套管2和内套管中的光纤余长应分别大于1.4 mm, 1.8 mm和0.4 mm。试验结果表明, 该光栅传感器的温度响应灵敏度为9.671×10-3 nm/℃, 温度测量分辨率为0.1℃。当水温从20℃跃变到70℃时, 该传感器的温度响应时间分别为t0.5=15±2 s和t0.9=52±4 s。当水温从70℃跃变到20℃时, 该传感器的温度响应时间分别为t0.5=26±9 s和t0.9=63±8 s。