[發明專利]一種基于單晶光纖聲學各向異性和摻雜調制的高靈敏單晶光纖測溫方法

在審

• 申請號: 202110238807.9
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN112965162A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 賈志泰;王濤;張健;李陽;尹延如;陶緒堂
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: G02B6/02
• 分類號: G02B6/02;G01K11/24
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 張宏松

1.一種基于單晶光纖聲學各向異性和摻雜調制的高靈敏單晶光纖測溫方法，該方法采用晶向優選和/或摻雜改性后的單晶光纖作為超聲溫度傳感器的探頭。

2.根據權利要求1所述的測溫方法，其特征在于，該方法采用單獨摻雜改性后的單晶光纖或者晶向優選和摻雜改性后的單晶光纖作為超聲溫度傳感器的探頭；優選的，該方法采用晶向優選和摻雜改性后的單晶光纖作為超聲溫度傳感器的探頭。

3.根據權利要求1所述的測溫方法，其特征在于，單晶光纖的晶向選擇為100、110、111、120或112，優選的，單晶光纖的晶向選擇為110。

4.根據權利要求1所述的測溫方法，其特征在于，用于單晶光纖摻雜改性的摻雜離子為過渡金屬陽離子、稀土金屬陽離子或可以被改性單晶光纖進行摻雜的陽離子中的一種或兩種。

5.根據權利要求1所述的測溫方法，其特征在于，摻雜改性為單摻或共摻；摻雜方式為熔體法摻雜、離子注入或擴散法，摻雜離子的摻雜量為0.1at％-50at％；優選的，摻雜離子的摻雜量為5at％-10at％。

6.根據權利要求1所述的測溫方法，其特征在于，所述的單晶光纖測溫方法在探頭表面加工凹槽形成探測靈敏區，將靈敏區置于高溫環境中，通過分析超聲波在單晶光纖靈敏區的傳播速度隨環境溫度變化規律來進行溫度的測量。

7.根據權利要求1所述的測溫方法，其特征在于，單晶光纖的種類為高熔點氧化物單晶光纖，單晶光纖的熔點大于1800℃；進一步優選的，單晶光纖的熔點為1800-3000℃；單晶光纖為Al₂O₃、YAG、LuAG、MgAl₂O₄、ZrO₂、Lu₂O₃、Y₂O₃、Sc₂O₃或HfO₂。

8.根據權利要求1所述的測溫方法，其特征在于，單晶光纖的直徑為0.4-3mm，單晶光纖的長度為10-100cm。

9.根據權利要求1所述的測溫方法，其特征在于，靈敏區的長度為1-90cm，靈敏區的凹槽深度為0.1-1mm。

10.根據權利要求1所述的測溫方法，其特征在于，測溫所使用的超聲波類別為縱波(P-wave)或橫波(S-wave)；優選的，測溫所使用的超聲波為橫波(S-wave)。