[發明專利]一種光纖光柵溫度傳感器、陣列及其成陣方法

有效

• 申請號: 202010468166.1
• 申請日: 2020-05-28
• 公開（公告）號: CN111562031B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發明（設計）人: 李惠;馬龍;張發祥;趙慶超;姜劭棟;王昌
• 申請（專利權）人: 山東省科學院激光研究所
• 主分類號: G01K11/3206
• 分類號: G01K11/3206;G02B6/02
• 代理公司: 濟南誠智商標專利事務所有限公司 37105
• 代理人: 楊先凱

本申請提供了一種光纖光柵溫度傳感器、光纖光柵溫度傳感器陣列及其成陣方法，利用光纖光柵作為敏感元件，采用毛細石英玻璃管和內保護管封裝保護光纖光柵，同時利用先標定后成陣的工藝，解決了光纖溫度傳感器陣列在懸掛放置中出現的應變問題和實驗室標定與現場應用情況不吻合的問題，對云室等需測量垂直方向溫度剖面的環境具有較好的應用前景。利用外保護管的內外螺紋連接的方式實現對傳感器陣列的保護，可通過調節外保護管的長度和數量實現不同數量傳感器的成陣工藝，完成云室溫度剖面的測量。

技術領域

本發明涉及光纖光柵溫度傳感器技術領域，尤其是涉及一種光纖光柵溫度傳感器、陣列及其成陣方法。

背景技術

作為云霧條件下模擬物理實驗的低溫設備，云室一直是物理實驗特別是高能物理研究領域的反應裝置，而溫度對云室而言是至關重要的參數。云室工作空間的特性導致其垂直方向上存在較大的溫度梯度，高能物理反應開始前和反應過程中需要對溫度進行實時有效的監測，云室內充斥的高能粒子限制了其溫度測量的設備，光纖類溫度傳感器以其不受電磁干擾等優勢成為該領域的有效探測裝置。

光纖類傳感器中，基于光纖光柵的傳感器是一種很常見的器件，其中I類光纖光柵的制作采用紫外光對載氫處理后的光纖進行刻寫完成，光纖光柵是一種理想的濾波元件，經過光纖光柵返回的光信號一般只含特定波長的光，這個波長即為光纖光柵的中心波長。當外界溫度發生變化時，光纖光柵的中心波長能及時做出反饋，當溫度升高時，波長向長波方向移動，普通光柵的波長溫度系數為10pm/℃。當前，光纖光柵溫度傳感器已被廣泛應用于海洋、石油、地下空間等多種領域進行溫度測量。

在云室溫度剖面的測量中，光纖光柵溫度傳感器有明顯的優勢，如不受電磁干擾、響應迅速等。一般的，光纖光柵溫度傳感器在現場實際應用前都會進行溫度的標定，標定過程一般水平放置在溫度恒定的烘箱或油槽等裝置中進行，這樣的標定結果原則上只適用于水平放置使用的環境，但云室由于高度一般超過10米，光纖光柵溫度傳感器都是懸掛放置的，加之光纖光柵溫度傳感器經過一定的封裝工藝會使得自重加大，最頂端的光纖光柵會受到很大程度的拉伸造成應變，而應變也會使光纖光柵的中心波長發生移動，勢必會對溫度的解調造成影響，嚴重影響光纖光柵溫度傳感器在云室等垂直環境中的應用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種光纖光柵溫度傳感器。本發明的另一目的在于提供一種光纖光柵溫度傳感器陣列。本發明的另外一個目的是提供一種光纖光柵溫度傳感器陣列的成陣方法。

為解決上述的技術問題，本發明提供的技術方案為：

一種光纖光柵溫度傳感器，所述光纖光柵溫度傳感器包括單模光纖、毛細石英玻璃管以及內保護管；

所述單模光纖上設置有光纖光柵；

所述單模光纖從所述毛細石英玻璃管中穿過，所述單模光纖上的光纖光柵位于所述毛細石英玻璃管中；

所述內保護管套設包裹著所述毛細石英玻璃管；

所述單模光纖的長度兩端分別從所述毛細石英玻璃管的軸向兩端露出，所述單模光纖的長度兩端分別從所述內保護管的軸向兩端露出；

所述毛細石英玻璃管的頂管口中充填有密封膠以用于將所述單模光纖通過密封膠膠粘固定在所述毛細石英玻璃管的頂管口處，所述毛細石英玻璃管的底管口中充填有密封膠以用于將所述單模光纖通過密封膠膠粘固定在所述毛細石英玻璃管的底管口處；

所述內保護管的頂管口中充填有密封膠以用于將所述單模光纖通過密封膠膠粘固定在所述內保護管的頂管口處以及將內保護管的頂管口與所述毛細石英玻璃管的頂管口膠粘連接，所述內保護管的底管口中充填有密封膠以用于將所述單模光纖通過密封膠膠粘固定在所述內保護管的底管口處以及將內保護管的底管口與所述毛細石英玻璃管的底管口膠粘連接。

優選的，所述單模光纖為單模通訊光纖G652.D。

優選的，所述密封膠為環氧樹脂膠。