[發明專利]一種基于原位電鍍的F-P光纖高溫傳感器及其制備方法

有效

• 申請號: 201910477981.1
• 申請日: 2019-06-03
• 公開（公告）號: CN110231104B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 李思嘉;李玉龍
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32;G01D5/353
• 代理公司: 南昌青遠專利代理事務所(普通合伙) 36123
• 代理人: 涂志剛

本發明提供一種基于原位電鍍的F?P光纖高溫傳感器制備方法，包括如下步驟：(1)將入射光纖和反射光纖進行預處理；(2)將入射光纖和反射光纖的第一端切平；(3)將入射光纖的第一端插入毛細鋼管的一端，將反射光纖的第一端插入毛細鋼管的另一端，入射光纖和反射光纖的第一端保持適當距離形成F?P腔，得到F?P光纖高溫傳感器；(4)將F?P光纖高溫傳感器放入含有預鍍金屬的鹽溶液中，將入射光纖通過金屬片與電源連接，以預鍍金屬為陽極，以F?P光纖高溫傳感器為陰極進行電鍍，得到基于原位電鍍的F?P光纖高溫傳感器。本發明方法在不損傷光纖和毛細鋼管的前提下能夠很容易地將整個F?P腔元件固定，所得傳感器可穩定地進行溫度傳感，具有很高的可靠性。

技術領域

本發明屬于光纖溫度傳感器技術領域，具體涉及一種基于原位電鍍的F-P光纖高溫傳感器及其制備方法。

背景技術

光纖法布里-珀羅(簡稱F-P)傳感器是利用光纖與毛細管構建的F-P腔形成的傳感器，其中非本征F-P傳感器是利用兩光纖端面之間形成的空氣間隙從而構成一個腔長為L的微腔，該類光纖傳感器因為其具有結構簡單、體積小、可靠性高、單根光纖信號傳輸、制作簡單等優點而成為現在應用最廣泛的一類光纖傳感器。其工作原理為當一束相干光束通過入射光纖傳輸到F-P腔中時，光在光纖F-P腔的兩端面發生多次反射，形成干涉并沿原路返回，其干涉輸出信號是與F-P腔的腔長有關的。即是當外界環境參量(如溫度、壓力、應變等)以一定方式作用于F-P腔，使其腔長L發生變化，導致其干涉輸出信號也發生相應變化。根據此原理，就可以從干涉信號的變化中導出F-P腔長度的變化，從而實現對各種被測參量的檢測。

傳統的非本征光纖F-P腔傳感器的制作方法，通常是將兩根光纖分別從毛細管的兩端插入，保證兩個光纖端面的平整并且兩端面保持合適的距離以形成F-P腔，然后通過粘膠或者焊接的方法將毛細管與光纖固定。專利CN103335949A是將入射光纖與反射光纖插入毛細玻璃管中，然后采用激光焊接的方法將兩者焊接在一起以達到固定的目的，從而形成一個EFPI傳感器。專利CN108444624A是將入射光纖焊接于毛細玻璃管中，毛細玻璃管焊接于毛細石英管的一端，反射組件焊接于毛細石英管的另一端，采取全焊接的方法以達到固定的目的，形成一個EFPI傳感器。采取焊接的方法，容易對光纖和毛細管產生損傷且不易固定；采取膠粘的方式則是固定的可靠性不高，且無法在高壓高溫等惡劣環境下工作。

發明內容

為了克服傳統方法制作的光纖F-P傳感器的缺點，本發明采取基于原位電鍍的方法制作F-P光纖高溫傳感器，該制作方法操作簡單，成本較低，且具有較高的可靠性。

一種基于原位電鍍的F-P光纖高溫傳感器的制備方法，包括如下步驟：

(1)將入射光纖和反射光纖進行預處理，所述預處理包括去除保護層、除油、敏化、活化、化學鍍和電鍍；

(2)將所述入射光纖和反射光纖的第一端切平，保證其端面平整；

(3)將所述入射光纖的第一端插入毛細鋼管的一端，將所述反射光纖的第一端插入毛細鋼管的另一端，所述入射光纖和反射光纖的第一端保持適當的距離形成F-P腔，得到F-P光纖高溫傳感器；

(4)將F-P光纖高溫傳感器放入含有預鍍金屬的鹽溶液中，將入射光纖通過金屬片與電源連接，以預鍍金屬為陽極，以F-P光纖高溫傳感器為陰極進行電鍍，最后得到基于原位電鍍的F-P光纖高溫傳感器。

將入射光纖和反射光纖進行預處理時，所鍍的金屬為鎳、銅或鋅。

在步驟2中，先采用化學退鍍法除去入射光纖和反射光纖的第一端表面的鍍層，再將所述入射光纖和反射光纖的第一端切平。以鍍層為鎳為例，將入射光纖和反射光纖的第一端放入濃硝酸中，反應溫度20～60℃，溶解掉表面的鎳層。

在步驟1中，所述入射光纖和反射光纖經電鍍后，所述入射光纖和反射光纖的直徑與毛細鋼管的內徑相配合。