1.基于FBG的压力蒸汽灭菌器气体质量的监测装置,其特征在于,包括:光源、光纤光栅解调仪、第一光纤和第二光纤;
所述光源发出的光入射第一光纤和第二光纤;
所述第一光纤上设有带封装结构的、用于感知压力蒸汽灭菌器的内部温度的FBG温度传感器;
所述第二光纤上设有用于感知压力蒸汽灭菌器内部水分子密度的PI‑FBG传感器;
所述光纤光栅解调仪用于读取FBG温度传感器和PI‑FBG传感器感知的信息;
测试灭菌期灭菌室中水分子密度可判断是否为饱和蒸汽,综合温度合格与灭菌期水蒸汽饱和度合格,可判定该压力蒸汽灭菌器气体质量是合格的;所述水分子密度为单位体积气体中水分子的质量;
所述PI‑FBG传感器由裸光纤光栅涂覆聚酰亚胺制成。
2.根据权利要求1所述的监测装置,其特征在于,所述封装结构为毛细不锈钢铠装。
3.基于FBG的压力蒸汽灭菌器气体质量的监测方法,包括:
灭菌期的温度监测:将带封装结构的FBG温度传感器和PI‑FBG同时放入待监测压力蒸汽灭菌器的灭菌腔内,其中,PI‑FBG已标定过温度灵敏度KT、水蒸汽中水分子密度灵敏度KD,灭菌效果合格时灭菌期PI‑FBG的中心波长范围λs±Δλ,以及在预真空期,合格真空气压值为P0时,对应的水分子的密度与饱和蒸汽水分子密度差引起的PI‑FBG中心波长漂移ΔλDV;
实时记录该压力蒸汽灭菌器工作全过程两支传感器随时间的同步变化值,根据FBG温度传感器测试结果判断该压力蒸汽灭菌器在灭菌期的温度是否合格,若灭菌期温度不合格,则可判定该压力蒸汽灭菌器物理参数不合格;若灭菌期温度合格,则根据FBG温度传感器测试结果判断该压力蒸汽灭菌器在灭菌期时间的起点、中点和结束点,以及对应的温度值Tmax1,Tmax1和Tmax3,由以上三个时间点温度,由公式(1)计算灭菌期温度算术平均值Tmax:Tmax=1/3*(Tmax1+Tmax2+Tmax3) (1);
灭菌期的水蒸汽饱和度监测:在灭菌期时间的起点、中点和结束点,读取PI‑FBG中心波长的中心波长分别为λS1、λS2和λS3,若λSi(i=1,2,3)不在λs±Δλ范围内,则判断该压力蒸汽灭菌器灭菌期的水蒸汽饱和度不合格;若λSi(i=1,2,3)在λs±Δλ范围内,可判断该压力蒸汽灭菌器的灭菌期的水蒸汽饱和度合格,则进行下一步预真空期的真空度监测;
预真空期的真空度监测:由FBG温度传感器在预真空期温度变化特征确定预真空期抽真空结束时间点E点,读取E点PI‑FBG的中心波长λDT,以及对应的温度T,由公式(2)可计算得到此时由于饱和蒸汽水分子密度与E点水分子密度差引起的PI‑FBG中心波长的漂移ΔλD:将ΔλD与此前标定的ΔλDV进行比对,如果|ΔλD|≥|ΔλDV|则说明抽真空结束时该压力蒸汽灭菌器的真空度达到要求,综合温度合格与灭菌期水蒸汽饱和度合格,可判定该压力蒸汽灭菌器气体质量是合格的;否则,说明预真空结束时该压力蒸汽灭菌器的真空度没有达到要求,判定该压力蒸汽灭菌器气体质量是不合格的;
所述水分子密度为单位体积气体中水分子的质量;
所述PI‑FBG由裸光纤光栅涂覆聚酰亚胺制成。
4.根据权利要求3所述的监测方法,其中,PI‑FBG的标定:使用加热升温设备标定PI‑FBG在需要的温度范围内的温度灵敏度KT;使用合格压力蒸汽灭菌器标定PI‑FBG在水蒸汽中水分子密度灵敏度KD、灭菌期PI‑FBG的中心波长范围λs±Δλ,以及合格真空气压值为P0时,对应的水分子的密度与饱和蒸汽水分子密度差引起的PI‑FBG中心波长漂移ΔλDV。
5.根据权利要求4所述的监测方法,其中,需要的温度范围为室温到150℃。
6.根据权利要求3‑5任一项所述的监测方法,其中,所述封装结构为毛细不锈钢铠装。