[實用新型]一種基于藍寶石管和藍寶石片的超高溫光學傳感器

有效

• 申請號: 201821683345.1
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN209043483U
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 黃侖
• 申請（專利權）人: 中國東方電氣集團有限公司
• 主分類號: G01K11/00
• 分類號: G01K11/00
• 代理公司: 成都天嘉專利事務所(普通合伙) 51211
• 代理人: 蔣斯琪

本實用新型公開了一種基于藍寶石管和藍寶石片的超高溫光學傳感器，包括單模或多模光纖、光纖準直器、藍寶石管、藍寶石片；光纖設置于光纖準直器的前端，光纖準直器的末端嵌入藍寶石管的前端，光纖準直器及光傳播方向平行于藍寶石管的軸向；所述藍寶石片設置于藍寶石管的末端處，藍寶石片垂直于藍寶石管的軸向。本實用新型采用藍寶石管結合藍寶石片，由于藍寶石的耐高溫特性，使用這樣的傳感器可以在常溫到2000度左右溫度環境下對溫度進行精確穩定地測量。本實用新型結構簡單，信號穩定，測試靈敏精確，探頭部件不使用粘結或鍍膜等工藝，保證了高溫下使用的準確性和穩定性，實現了高溫下準確可靠的溫度探測。

技術領域

本實用新型涉及光學溫度傳感器技術領域，尤其涉及一種基于藍寶石管和藍寶石片的超高溫光學傳感器。

背景技術

使用光纖傳輸信號的光學干涉傳感器具有良好的絕緣，抗電磁干擾，耐高溫，復用性穩定性好地特點。能很好地應用在高溫，易燃易爆，強電磁干擾，核輻射等惡劣環境下。

目前在高溫環境下的光學傳感器主要有干涉型，光柵型和黑體輻射型幾類。光柵型傳感器主要包括布拉格光柵傳感器，長周期光柵傳感器。這類傳感器使用激光刻寫光柵，能夠實現溫度傳感，但在高溫下光柵將會逐漸消失，傳感信號也會逐漸衰減以至消失，所以這類光纖不適合300度以上（紫外激光刻寫光柵）或700度以上（飛秒激光刻寫光柵）環境下測溫。黑體輻射傳感器的制作及校準都比較復雜，成本較高，測試精確度也不高，在實際應用中受到諸多限制。在近2000度高溫下，背景噪聲會對測溫準確性造成嚴重影響，因而不適合本文重點強調的高溫測溫環境。

實用新型內容

本實用新型提供了一種基于藍寶石管和藍寶石片的超高溫光學傳感器，這是一種耐高溫，結構簡單，測溫準確，信號處理簡單成熟的溫度傳感器。

為實現上述目的，本實用新型采取了如下技術方案：

一種基于藍寶石管和藍寶石片的超高溫光學傳感器，包括：藍寶石管、藍寶石片、光纖及光纖準直器；光纖設置于光纖準直器的前端，光纖準直器的末端嵌入藍寶石管的前端，光纖準直器與藍寶石管構成一個光學通道，光纖準直器及光學通道的光傳播方向平行于藍寶石管的軸向；藍寶石片設置于藍寶石管的末端處，所述藍寶石片垂直于藍寶石管的軸向。

所述光纖準直器的外徑與藍寶石管的內徑相匹配。

所述藍寶石片通過熔接方式設置于藍寶石管的末端。或者，在靠近藍寶石管末端處加工一槽位，將藍寶石片卡入槽位內。

所述藍寶石片的前后兩個界面均能發生反射，從而構成一光學干涉儀，該光學干涉儀處于整個溫度傳感器的末端，可伸入待測環境中。

一定波長的光通過光纖和光纖準直器后以接近平行光狀態在藍寶石管內傳播，到達藍寶石片后將在前后兩個界面發生反射，反射光在藍寶石管內相遇將會發生干涉。

使用一定波長范圍的光，如光纖通信常用的1525nm—1565nm波長光，經光纖及光纖準直器后在藍寶石片前后兩界面發生反射并發生干涉返回光纖準直器和原光路。使用光譜分析儀或光學解調儀對反射光進行分析可得到光強相對波長的干涉光譜曲線。基于此干涉光譜曲線使用白光干涉解調技術可以計算出在藍寶石片兩界面發生反射的兩束光之間的光程差。

光在藍寶石片內傳播的光程與環境溫度相關，通過計算上述光程差可以獲得環境溫度值。

所述藍寶石管的長度設計為5厘米至100厘米，內徑設計為0.5毫米至15毫米。

所述藍寶石片的直徑設計為0.1厘米至8厘米，藍寶石片的厚度設計為0.05毫米至2毫米。

所述光纖可以為單模，也可以為多模光纖。