[發(fā)明專利]一種基于FBG的超高溫傳感器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711431759.5
• 申請(qǐng)日: 2017-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN108151909A
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 祝連慶;丁旭東;張鈺民;董明利;婁小平;孫廣開;何巍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京信息科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01K11/32
• 分類號(hào): G01K11/32
• 代理公司: 北京律恒立業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11416
• 代理人: 顧珊;龐立巖

本發(fā)明公開了一種基于FBG的超高溫傳感器，包括碳?碳復(fù)合材料基座，碳?碳復(fù)合材料基座的頂部通過第一耐高溫陶瓷膠塊固定連接有不銹鋼管，不銹鋼管的內(nèi)部設(shè)置有光纖，不銹鋼管的內(nèi)部還固定連接有光柵，光纖的兩端均貫穿光柵且延伸至光柵的外部，光纖位于不銹鋼管外部的一端固定連接有APC光纖接頭，不銹鋼管的頂部且與光柵相對(duì)應(yīng)的位置開設(shè)有小孔，涉及光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域。該基于FBG的超高溫傳感器，能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍及超高溫度的測(cè)量；使用能夠承受1000℃超高溫的飛秒激光器刻寫的Ⅱ型光纖光柵，與一般的光纖光柵溫度傳感器相比，本發(fā)明傳感器具有測(cè)溫范圍大、耐超高溫、克服溫度應(yīng)變交叉敏感性、可遠(yuǎn)程監(jiān)控等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種基于FBG的超高溫傳感器。

背景技術(shù)

傳感器是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。

光纖光柵作為一種新型的光纖無源器件，因其具有抗干擾性強(qiáng)、耐腐蝕、體積小、重量輕、壽命長、無連接損耗、可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)分布式測(cè)量等優(yōu)良特性，在光纖傳感領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。普通Ⅰ型光纖光柵只適用于200℃以下的工作環(huán)境，當(dāng)溫度高于200℃時(shí)其反射率隨溫度的上升而下降，當(dāng)溫度超過300℃時(shí)，光纖光柵產(chǎn)生衰退效應(yīng)，直至擦除。而且傳統(tǒng)的光纖光柵溫度傳感器還受封裝材料的限制；如環(huán)氧樹脂封裝膠的使用工作溫度為-50℃～180℃。這些限制了光纖光柵在高溫環(huán)境下的使用。

發(fā)明內(nèi)容

(一)解決的技術(shù)問題

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于FBG的超高溫傳感器，解決了當(dāng)溫度超過300℃時(shí)，光纖光柵產(chǎn)生衰退效應(yīng)，直至擦除，而且傳統(tǒng)的光纖光柵溫度傳感器還受封裝材料限制的問題。

(二)技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：一種基于FBG的超高溫傳感器，包括碳-碳復(fù)合材料基座，所述碳-碳復(fù)合材料基座的頂部通過第一耐高溫陶瓷膠塊固定連接有不銹鋼管，并且不銹鋼管的內(nèi)部設(shè)置有光纖，所述不銹鋼管的內(nèi)部還固定連接有光柵，所述光纖的兩端均貫穿光柵且延伸至光柵的外部，所述光纖位于不銹鋼管外部的一端固定連接有APC光纖接頭，所述不銹鋼管的頂部且與光柵相對(duì)應(yīng)的位置開設(shè)有小孔。

優(yōu)選的，所述不銹鋼管的內(nèi)表面固定連接有第二耐高溫陶瓷膠塊，并且第二耐高溫陶瓷膠塊的一側(cè)與光纖的一端固定連接。

優(yōu)選的，所述小孔的數(shù)量至少為四個(gè)，并且四個(gè)小孔以等距的方式排列。

優(yōu)選的，所述APC光纖接頭靠近不銹鋼管的一側(cè)通過第三耐高溫陶瓷膠與不銹鋼管固定連接。

本發(fā)明還公開了一種基于FBG的超高溫傳感器的工作方法，具體包括以下步驟：

S1、在距離光柵5mm處利用第一耐高溫陶瓷膠塊將不銹鋼管固定在碳-碳復(fù)合材料基座上；

S2、通過不銹鋼管上的小孔注入第二耐高溫陶瓷膠塊將布拉格波長為1550nm的Ⅱ型FBG光纖一端固定在不銹鋼管內(nèi)；

S3、光纖的另一端與APC光纖接頭相連，并利用第三耐高溫陶瓷膠將APC光纖接頭與不銹鋼管相連；

S4、光纖光柵傳感以其反射波長隨外界參量的變化而改變?yōu)榛A(chǔ)；當(dāng)寬帶光源在光纖光柵中傳輸時(shí)，產(chǎn)生模式耦合，并對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)分析處理。

優(yōu)選的，所述根據(jù)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)