[實(shí)用新型]一種新型耐高溫再生光纖光柵溫度感知探頭

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202220729305.6
• 申請(qǐng)日: 2022-03-30
• 公開（公告）號(hào): CN217032804U
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張操;馬富君;徐昊源;徐義巍;師開革;劉麟;張樹成;藏亮;張玉華;梁嘉輝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寧夏京能寧東發(fā)電有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): G01K11/3206
• 分類號(hào): G01K11/3206
• 代理公司: 北京天作專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11727
• 代理人: 王影

本實(shí)用新型公開了一種新型耐高溫再生光纖光柵溫度感知探頭，包括陶瓷外殼、光纖、刻在光纖上的光纖光柵、無機(jī)膠粘劑，部分光纖位于陶瓷外殼內(nèi)，部分光纖位于陶瓷外殼外，所述光纖光柵位于陶瓷外殼內(nèi)，光纖光柵、光纖和氮化硅陶瓷之間填充無機(jī)膠粘劑，所述陶瓷外殼為氮化硅陶瓷外殼，所述氮化硅陶瓷外殼為單層的，還包括低煙無鹵包層，部分位于陶瓷外殼外的光纖采用低煙無鹵包層包裹，所述低煙無鹵包層通過低煙無鹵材料制備。本實(shí)用新型采用能耐高溫、熱膨脹系數(shù)小的無機(jī)膠粘劑將光纖固定在陶瓷外殼中，能夠?qū)Ω邷赝嘶鸷髾C(jī)械強(qiáng)度降低的再生光纖光柵起到物理保護(hù)作用，避免其斷裂，使再生光纖光柵能夠直接應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)與生活中。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種新型耐高溫再生光纖光柵溫度感知探頭。

背景技術(shù)

常用光纖光柵器件無法實(shí)現(xiàn)1000℃左右高溫環(huán)境的溫度監(jiān)測，I型光纖布拉格光柵在高溫退火下可生成耐高溫的新型光纖光柵—再生光纖光柵，其機(jī)械強(qiáng)度較原始光纖光柵的機(jī)械強(qiáng)度降低，極易斷裂，設(shè)計(jì)一種在高溫退火前對(duì)再生光纖光柵溫度感知探頭的封裝結(jié)構(gòu)，保護(hù)后續(xù)制得的再生光纖光柵，使其便于應(yīng)用于實(shí)際工作環(huán)境中。

再生光纖光柵能夠承受1000℃左右的高溫，對(duì)其進(jìn)行退火前的封裝保護(hù)其退火后不發(fā)生斷裂，目前有采用310S不銹鋼金屬材料以及采用內(nèi)層石英管外層剛玉陶瓷管對(duì)退火前光纖光柵進(jìn)行封裝，前者高溫退火后易出現(xiàn)光纖附著在不銹鋼管內(nèi)壁上而導(dǎo)致制作失敗的現(xiàn)象，后者采用雙層外殼對(duì)光纖光柵進(jìn)行封裝，在高溫退火過程中容易出現(xiàn)內(nèi)部光柵受熱不均和內(nèi)外殼體熱膨脹不同而互相擠壓甚至破裂。

光纖光柵傳感技術(shù)是光通信領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，使用光柵解調(diào)儀對(duì)光纖光柵反射回的光信號(hào)進(jìn)行波長解調(diào)，根據(jù)中心波長的偏移量，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)測點(diǎn)溫度的折算，光纖光柵具有絕緣抗電磁干擾、結(jié)構(gòu)小、制作簡單的優(yōu)勢，其工作范圍波長偏移量小，能夠采用波分復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)分布式溫度測量，廣泛應(yīng)用于熱力發(fā)電、石油化工、航天航空等工業(yè)環(huán)境中。

目前廣泛使用的光纖布拉格光柵是I型光纖光柵，其制作成本低、光譜特性好，應(yīng)用于150℃以下的環(huán)境中，但在過高溫度下存在波峰信號(hào)降低的光衰退現(xiàn)象，難以應(yīng)用于高溫領(lǐng)域。目前解決光纖光柵高溫應(yīng)用的方案主要有制作II型光纖光柵、IIA型光纖光柵和再生光纖光柵，前兩者采用高功率激光刻寫成本高、光譜不穩(wěn)定，而再生光纖光柵具有成本低廉、制作簡單和光譜特性良好等特點(diǎn)，可大規(guī)模用于高溫監(jiān)測。

再生光纖光柵雖然解決了普通I型光纖光柵高溫?zé)崴ネ说膯栴}，但光纖經(jīng)高溫退火后機(jī)械強(qiáng)度降低、易斷裂，需要對(duì)再生光纖光柵進(jìn)行可靠封裝保護(hù)后才滿足實(shí)際應(yīng)用條件。對(duì)于再生光纖光柵的封裝技術(shù)，目前有采用不銹鋼管對(duì)原始光柵進(jìn)行封裝，還有采用內(nèi)層石英管外層剛玉陶瓷管對(duì)退火前的光柵進(jìn)行封裝的。

耐高溫的光纖光柵采用高溫退火處理得到的再生光纖光柵，對(duì)光纖退火前采用熱膨脹系數(shù)小的鋼管封裝，在高溫時(shí)容易使光纖與鋼管粘結(jié)破壞光纖結(jié)構(gòu)；采用石英管剛玉陶瓷內(nèi)外層封裝，退火過程中熱阻大，制作的再生光纖光柵不穩(wěn)定，并且雙層結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本也較高。

為了解決上述問題，特此提出本實(shí)用新型。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的在于提供一種新型耐高溫再生光纖光柵溫度感知探頭。

本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種新型耐高溫再生光纖光柵溫度感知探頭，包括陶瓷外殼、光纖、刻在光纖上的光纖光柵、無機(jī)膠粘劑，部分光纖位于陶瓷外殼內(nèi)，部分光纖位于陶瓷外殼外，所述光纖光柵位于陶瓷外殼內(nèi)，光纖和陶瓷外殼之間填充無機(jī)膠粘劑。

優(yōu)選的，所述陶瓷外殼為氮化硅陶瓷外殼。

優(yōu)選的，所述氮化硅陶瓷外殼為單層的。

進(jìn)一步的，還包括低煙無鹵包層，部分位于陶瓷外殼外的光纖采用低煙無鹵包層包裹。

進(jìn)一步的，所述低煙無鹵包層通過低煙無鹵材料制備。