[实用新型]一种F-P腔型高温大应变光纤传感器

说明书

本实用新型属于传感器技术领域，公开了一种F‑P腔型高温大应变光纤传感器，包括传输光纤、反射镜、内部套管、外部套管、固定外部套管的夹具以及密封结构。所述传输光纤，通过两组管套装置相互嵌入保证其同轴性，且在光纤端面和反射镜之间构成法布里珀罗空腔，即F‑P腔。F‑P腔的腔长会因被测材料的变形而改变，进而引起反射光谱的变化，通过对光谱变化量的分析实现对材料应变的监测。本实用新型的F‑P腔型高温大应变光纤传感器基于法布里珀罗干涉原理的高温应变计，可以测量高温下几万到几十万微应变级别的材料变形。该传感器可以实现高温下大应变的测量，温度和应变双参量同时测量，测量精度高，稳定性强，易于推广。

技术领域

本实用新型属于传感器技术领域，尤其涉及一种F-P腔型高温大应变光纤传感器。

背景技术

随着光纤的应用范围不断扩大，人们对其测量性能的要求也越来越高。在实际工程中我们有时需要光纤传感器实现在高温下的应变测量，例如在航空航天领域，飞行器要承受高温、高压、腐蚀等恶劣的运行环境，如何在高温环境下通过应变传感器探测飞机结构的应力变化是当前急待解决的难题。光纤受高温环境的影响无法精确测量材料应变，大大降低了光纤应变传感器的可靠性。为解决这一问题，国内外学者设计出了一些耐高温的光纤传感器。

现有的耐高温光纤应变传感器的设计很多是在光纤外部涂覆昂贵的耐高温材料来实现光纤传感器耐高温的性能，这种类型的传感器存在制作工艺复杂，造价高等缺点。传统高温光纤应变传感器大多是使得光纤与被测基体同步变形，利用事先标定等方法，通过对光纤应变的监测实现对基体应变的测量。这种类型的光纤传感器受光纤极限应变的限制，其测量量程较小，无法准确测量大变形基体的应变。大部分高温应变传感器，耐高温压力传感器等光纤传感器只是针对单参量的测量，对温度、应变双参量测量的技术研究相对较少，存在测量精度不高、可靠性较低等问题。

综上所述，目前基于光纤的高温应变传感器存在结构复杂、精度不高、可靠性较低等问题。大多数光纤传感器受量程影响，在测量大变形基体的应变时遇到困难。所以，急需一种成本低廉，量程大，使用方便且可以大变形测量的高温大应变光纤传感器。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种F-P腔型高温大应变光纤传感器，该应变传感器基于法布里波罗干涉(F-P干涉)测量两点之间的相对位移来反映应变的传感器。对于基于F-P干涉的传感器，最大的特点是没有阻力，而且可以大量程测量，可以实现应变-温度双参量一体化同时测量。

本实用新型的技术方案：

一种F-P腔型高温大应变光纤传感器，包括传输光纤1、光纤2、内部套管、外部套管、夹具、连接键和密封结构18；

所述的传输光纤1一端连接光谱仪7，另一端面作为第一反射面3与端部作为第二反射面4的光纤2相对，二者之间的空腔即为法布里珀罗干涉腔6；传输光纤1上写有温度传感器5，温度传感器5位于第一内部套管12内；

所述的内部套管包括第一内部套管12和第二内部套管13，二者套装在传输光纤1和光纤2的外部，二者之间存在第一缝隙，第一缝隙位于光纤2外；第一内部套管12端部与传输光纤1间通过第一连接键8实现连接，第二内部套管13端部与光纤2间通过第二连接键9实现连接；

所述的外部套管包括第一外部套管14和第二外部套管15，二者套装在第一内部套管12和第二内部套管13的外部，二者之间存在第二缝隙，第二缝隙位于第一内部套管12外；第一外部套管14端部与第一内部套管12间通过第三连接键10实现连接，第二外部套管15端部与第二内部套管13间通过第四连接键11实现连接；

所述的密封结构18套装在第二缝隙外部，实现密封。

所述的F-P腔型高温大应变光纤传感器通过第一夹具16和第二夹具17固定在待测材料19上，实现检测。

所述的传输光纤1为普通光纤或蓝宝石光纤，是单模光纤或多模光纤。