[发明专利]一种基于FBG的超高温传感器

说明书

本发明公开了一种基于FBG的超高温传感器，包括碳‑碳复合材料基座，碳‑碳复合材料基座的顶部通过第一耐高温陶瓷胶块固定连接有不锈钢管，不锈钢管的内部设置有光纤，不锈钢管的内部还固定连接有光栅，光纤的两端均贯穿光栅且延伸至光栅的外部，光纤位于不锈钢管外部的一端固定连接有APC光纤接头，不锈钢管的顶部且与光栅相对应的位置开设有小孔，涉及光纤传感技术领域。该基于FBG的超高温传感器，能够实现大范围及超高温度的测量；使用能够承受1000℃超高温的飞秒激光器刻写的Ⅱ型光纤光栅，与一般的光纤光栅温度传感器相比，本发明传感器具有测温范围大、耐超高温、克服温度应变交叉敏感性、可远程监控等优点。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，具体为一种基于FBG的超高温传感器。

背景技术

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

光纤光栅作为一种新型的光纤无源器件，因其具有抗干扰性强、耐腐蚀、体积小、重量轻、寿命长、无连接损耗、可实现多点分布式测量等优良特性，在光纤传感领域具有广阔的应用前景。普通Ⅰ型光纤光栅只适用于200℃以下的工作环境，当温度高于200℃时其反射率随温度的上升而下降，当温度超过300℃时，光纤光栅产生衰退效应，直至擦除。而且传统的光纤光栅温度传感器还受封装材料的限制；如环氧树脂封装胶的使用工作温度为-50℃～180℃。这些限制了光纤光栅在高温环境下的使用。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于FBG的超高温传感器，解决了当温度超过300℃时，光纤光栅产生衰退效应，直至擦除，而且传统的光纤光栅温度传感器还受封装材料限制的问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于FBG的超高温传感器，包括碳-碳复合材料基座，所述碳-碳复合材料基座的顶部通过第一耐高温陶瓷胶块固定连接有不锈钢管，并且不锈钢管的内部设置有光纤，所述不锈钢管的内部还固定连接有光栅，所述光纤的两端均贯穿光栅且延伸至光栅的外部，所述光纤位于不锈钢管外部的一端固定连接有APC光纤接头，所述不锈钢管的顶部且与光栅相对应的位置开设有小孔。

优选的，所述不锈钢管的内表面固定连接有第二耐高温陶瓷胶块，并且第二耐高温陶瓷胶块的一侧与光纤的一端固定连接。

优选的，所述小孔的数量至少为四个，并且四个小孔以等距的方式排列。

优选的，所述APC光纤接头靠近不锈钢管的一侧通过第三耐高温陶瓷胶与不锈钢管固定连接。

本发明还公开了一种基于FBG的超高温传感器的工作方法，具体包括以下步骤：

S1、在距离光栅5mm处利用第一耐高温陶瓷胶块将不锈钢管固定在碳-碳复合材料基座上；

S2、通过不锈钢管上的小孔注入第二耐高温陶瓷胶块将布拉格波长为1550nm的Ⅱ型FBG光纤一端固定在不锈钢管内；

S3、光纤的另一端与APC光纤接头相连，并利用第三耐高温陶瓷胶将APC光纤接头与不锈钢管相连；

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；当宽带光源在光纤光栅中传输时，产生模式耦合，并对其进行检测分析处理。

优选的，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)