[發明專利]一種基于FBG的超高溫傳感器

在審

• 申請號: 201711431759.5
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108151909A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發明（設計）人: 祝連慶;丁旭東;張鈺民;董明利;婁小平;孫廣開;何巍
• 申請（專利權）人: 北京信息科技大學
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 北京律恒立業知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11416
• 代理人: 顧珊;龐立巖

1.一種基于FBG的超高溫傳感器，包括碳-碳復合材料基座(1)，其特征在于：所述碳-碳復合材料基座(1)的頂部通過第一耐高溫陶瓷膠塊(2)固定連接有不銹鋼管(3)，并且不銹鋼管(3)的內部設置有光纖(4)，所述不銹鋼管(3)的內部還固定連接有光柵(5)，所述光纖(4)的兩端均貫穿光柵(5)且延伸至光柵(5)的外部，所述光纖(4)位于不銹鋼管(3)外部的一端固定連接有APC光纖接頭(6)，所述不銹鋼管(3)的頂部且與光柵(5)相對應的位置開設有小孔(7)。

2.根據權利要求1所述的一種基于FBG的超高溫傳感器，其特征在于：所述不銹鋼管(3)的內表面固定連接有第二耐高溫陶瓷膠塊(8)，并且第二耐高溫陶瓷膠塊(8)的一側與光纖(4)的一端固定連接。

3.根據權利要求1所述的一種基于FBG的超高溫傳感器，其特征在于：所述小孔(7)的數量至少為四個，并且四個小孔(7)以等距的方式排列。

4.根據權利要求1所述的一種基于FBG的超高溫傳感器，其特征在于：所述APC光纖接頭(6)靠近不銹鋼管(3)的一側通過第三耐高溫陶瓷膠(9)與不銹鋼管(3)固定連接。

5.一種基于FBG的超高溫傳感器的工作方法，其特征在于：具體包括以下步驟：

S1、在距離光柵(5)5mm處利用第一耐高溫陶瓷膠塊(2)將不銹鋼管(3)固定在碳-碳復合材料基座(1)上；

S2、通過不銹鋼管(3)上的小孔(7)注入第二耐高溫陶瓷膠塊(8)將布拉格波長為1550nm的Ⅱ型FBG光纖(4)一端固定在不銹鋼管(3)內；

S3、光纖(4)的另一端與APC光纖接頭(6)相連，并利用第三耐高溫陶瓷膠(9)將APC光纖接頭(6)與不銹鋼管(3)相連；

S4、光纖光柵傳感以其反射波長隨外界參量的變化而改變為基礎；當寬帶光源在光纖(4)光柵(5)中傳輸時，產生模式耦合，并對其進行檢測分析處理。

6.根據權利要求5所述的一種基于FBG的超高溫傳感器的工作方法，其特征在于：所述根據光纖耦合模理論，滿足布拉格條件的光波λB被反射，其余波長的光波被透射，有：

λ_B＝2n_effΛ (1)

式中：Λ為光柵(5)的周期；neff為光柵(5)的有效折射率。當溫度、應力等參量發生變化時，將會導致Λ和neff的變化，從而導致λB的變化有：

Δλ_B＝2Δn_effΛ+2n_effΔΛ (2)

所提出的FBG超高溫度傳感器的工作原理是測量布拉格波長的改變，這種改變是通過由溫度引起的應變導致的；

布拉格波長λB的相對變化ΔλB為：

式(3)中，對于摻鍺石英光纖，取α_f＝0.5×10^-6/℃、ξ＝7.0×10^-6/℃，則上式(3)表示為：