[发明专利]一种基于FBG的超高温传感器

权利要求书

1.一种基于FBG的超高温传感器，包括碳-碳复合材料基座(1)，其特征在于：所述碳-碳复合材料基座(1)的顶部通过第一耐高温陶瓷胶块(2)固定连接有不锈钢管(3)，并且不锈钢管(3)的内部设置有光纤(4)，所述不锈钢管(3)的内部还固定连接有光栅(5)，所述光纤(4)的两端均贯穿光栅(5)且延伸至光栅(5)的外部，所述光纤(4)位于不锈钢管(3)外部的一端固定连接有APC光纤接头(6)，所述不锈钢管(3)的顶部且与光栅(5)相对应的位置开设有小孔(7)。

2.根据权利要求1所述的一种基于FBG的超高温传感器，其特征在于：所述不锈钢管(3)的内表面固定连接有第二耐高温陶瓷胶块(8)，并且第二耐高温陶瓷胶块(8)的一侧与光纤(4)的一端固定连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于FBG的超高温传感器，其特征在于：所述小孔(7)的数量至少为四个，并且四个小孔(7)以等距的方式排列。

4.根据权利要求1所述的一种基于FBG的超高温传感器，其特征在于：所述APC光纤接头(6)靠近不锈钢管(3)的一侧通过第三耐高温陶瓷胶(9)与不锈钢管(3)固定连接。

5.一种基于FBG的超高温传感器的工作方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

S1、在距离光栅(5)5mm处利用第一耐高温陶瓷胶块(2)将不锈钢管(3)固定在碳-碳复合材料基座(1)上；

S2、通过不锈钢管(3)上的小孔(7)注入第二耐高温陶瓷胶块(8)将布拉格波长为1550nm的Ⅱ型FBG光纤(4)一端固定在不锈钢管(3)内；

S3、光纤(4)的另一端与APC光纤接头(6)相连，并利用第三耐高温陶瓷胶(9)将APC光纤接头(6)与不锈钢管(3)相连；

S4、光纤光栅传感以其反射波长随外界参量的变化而改变为基础；当宽带光源在光纤(4)光栅(5)中传输时，产生模式耦合，并对其进行检测分析处理。

6.根据权利要求5所述的一种基于FBG的超高温传感器的工作方法，其特征在于：所述根据光纤耦合模理论，满足布拉格条件的光波λB被反射，其余波长的光波被透射，有：

λ_B＝2n_effΛ (1)

式中：Λ为光栅(5)的周期；neff为光栅(5)的有效折射率。当温度、应力等参量发生变化时，将会导致Λ和neff的变化，从而导致λB的变化有：

Δλ_B＝2Δn_effΛ+2n_effΔΛ (2)

所提出的FBG超高温度传感器的工作原理是测量布拉格波长的改变，这种改变是通过由温度引起的应变导致的；

布拉格波长λB的相对变化ΔλB为：

式(3)中，对于掺锗石英光纤，取α_f＝0.5×10^-6/℃、ξ＝7.0×10^-6/℃，则上式(3)表示为：