為了解決由于檢測技術(shù)原因而導(dǎo)致的醫(yī)用蒸汽滅菌器溫度監(jiān)測執(zhí)行率低、設(shè)備合格率低等問題,設(shè)計了基于光纖布拉格光柵的醫(yī)用蒸汽滅菌器溫度監(jiān)測系統(tǒng),對整個滅菌過程中溫度監(jiān)測的可行性、精準(zhǔn)性和可靠性進(jìn)行了研究。根據(jù)醫(yī)用蒸汽滅菌器溫度監(jiān)測的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),運(yùn)用波分復(fù)用技術(shù)設(shè)計了光纖光柵串傳感器件。接著,基于光纖光柵串傳感器件搭建了相應(yīng)的溫度監(jiān)測系統(tǒng),并對整個滅菌過程進(jìn)行了實(shí)時溫度監(jiān)測。最后,通過分析滅菌過程中各階段溫度隨時間的變化,有效滅菌溫度下的滅菌時間,滅菌器空載、半載及滿載腔內(nèi)各點(diǎn)之間的最大溫度差,來驗(yàn)證該檢測系統(tǒng)的性能。監(jiān)測結(jié)果準(zhǔn)確地給出了滅菌器滅菌過程中各階段溫度隨時間的變化,所測滅菌器的有效滅菌時間為7.8 min,空載時腔內(nèi)各點(diǎn)的最大溫差在2℃以內(nèi),而滿載時可達(dá)4.5℃。此系統(tǒng)的溫度測量范圍、分辨率及精度,時間記錄精度及數(shù)據(jù)存貯能力均達(dá)到國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求,并具備多點(diǎn)監(jiān)測成本低及可進(jìn)入狹小區(qū)域監(jiān)測等突出優(yōu)勢。 

【文章來源】：光學(xué)精密工程. 2020,28(09)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

光纖布拉格光柵原理

當(dāng)需要進(jìn)行多點(diǎn)測試時,可在一根光纖上刻寫多個光柵,形成光柵串,通過合理設(shè)計光柵串的中心波長,使它在工作中有效光譜不重疊,即可形成準(zhǔn)分布式多點(diǎn)傳感器,其傳感原理如圖2所示。寬帶光源(其功率為P(λ)), 通過環(huán)形器入射到光纖光柵串,光纖光柵串上的每個光柵都反射回特定波長的峰,每個FBG對應(yīng)于一個反射峰。當(dāng)每個FBG所處環(huán)境的溫度或應(yīng)力發(fā)生變化時,相對應(yīng)的反射峰的中心波長將發(fā)生變化,光纖光柵解調(diào)儀實(shí)時記錄這些中心波長的變化,利用式(3)或(4)即可求出相應(yīng)的溫度或應(yīng)力的變化。3 實(shí) 驗(yàn)

以下實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)使用Runyes? SEA蒸汽滅菌器(23 L)作為待測儀器,設(shè)定滅菌溫度為134 ℃。 由于其容積小于60 L,屬于小型壓力蒸汽滅菌器,根據(jù)國標(biāo)《小型壓力蒸汽滅菌器滅菌效果監(jiān)測方法和評價(GB/T30690-2014)》(以下簡稱GB/T30690-2014)中4.2.1條“將溫度測定儀放入滅菌器,每層設(shè)定3個點(diǎn),各層間按對角線分布點(diǎn)”的要求[21]。測試傳感器分布設(shè)計如下:首先,由于FBG傳感器可方便利用波分復(fù)用技術(shù),使用一FBG串作為傳感器,可在一支傳感器上測試多點(diǎn)溫度。鑒于儀器隔層對角線長度為41.5 cm,本文設(shè)計了如圖3所示的FBG串(山東重海信息技術(shù)有限公司生產(chǎn))。由于FBG同時對溫度和壓力敏感,為此對于只測溫度的FBG需要隔絕壓力,所以FBG1,FBG2和FBG3均用直徑為900 μm,長度為15 mm的毛細(xì)不銹鋼管做封裝,兩端用自凝樹脂封口,以保證氣壓不會對3個FBG產(chǎn)生影響。3個FBG的設(shè)計中心波長(20 ℃)分別為1 549.83,1 554.96和1 539.91 nm。在FBG2間隔5 mm的地方有一個FBG不做封裝處理,以對比FBG對溫度和氣壓同時響應(yīng)的情況,該FBG的原始中心波長為1 544.94 nm。各光柵中心波長間隔大于4 nm,以保證測試過程中各反射譜不發(fā)生重疊。FBG串分布與光譜分別如圖3和圖4所示。

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號：3092734