[发明专利]一种耐高温光纤布拉格光栅压力传感器

说明书

本发明属于光纤传感器技术领域，公开了一种耐高温光纤布拉格光栅压力传感器，包括滑块、封装套管、弹簧、传压杆、传输光纤、光纤固定架、第一光纤光栅、第二光纤光栅及保护盖；封装套管的前端为滑块，尾端为保护盖；所述滑块的外表面与封装套管内壁贴合且能够滑动位移，滑块一端为测量端，另一端为非测量端，测量端伸出封装套管外，用于接触外界并承受压力，非测量端与弹簧的一端连接，所述弹簧的另一端与传压杆一侧固定连接，另一侧通过传输光纤分别与第一光纤光栅和第二光纤光栅依次连接；所述第一光纤光栅和第二光纤光栅固定于光纤固定架上。本发明的有益效果是：本发明的压力传感器能够耐高温且灵敏度高。

技术领域

本发明属于高温检测设备技术领域，具体涉及一种耐高温光纤布拉格光栅压力传感器。

背景技术

压力传感器被广泛应用于各种工业实践中，如水利水电、铁路交通、生产自控、航空航天、石化、油井、船舶、机床、管道等众多行业。处在高温高压、强腐蚀、强辐射等恶劣环境，对传感器要求也越来越高，传统压力传感器极易受极端环境影响。

光纤光栅是光纤内引入周期性折射率调制而形成的一种无源器件，广泛应用于光纤通信和光纤传感领域的关键器件。基于光栅结构的传感器已被广泛应用于温度、压力、位移等物理量的测量，如工业、医疗等领域。光纤光栅传感器具有体积小、重量轻、抗电磁干扰、耐腐蚀等优点，但在高温环境下工作，光栅光敏性会衰退，周期性折射率逐渐擦除。

发明内容

针对现有技术中现有光纤光栅压力传感器在高温条件下，灵敏度会衰退的问题，本发明提出了一种能够耐高温且灵敏度高的光纤布拉格光栅压力传感器。

当经过特殊预处理的种子光栅被加热到几百摄氏度时，就形成了再生的光纤布拉格光栅。在这个过程中，光纤布拉格光栅(FBG)的反射率消失并重新生长，形成一个可在超过1000℃的温度下生存的再生光栅。从一开始，再生光纤光栅非凡的温度稳定性将为光纤光栅开辟新的应用领域。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种耐高温光纤布拉格光栅压力传感器，包括滑块、封装套管、弹簧、传压杆、传输光纤、光纤固定架、第一光纤光栅、第二光纤光栅及保护盖；所述弹簧、传压杆、传输光纤、第一光纤光栅、第二光纤光栅以及光纤固定架依次封装于封装套管内，封装套管的前端为滑块，尾端为保护盖；所述滑块的外表面与封装套管内壁贴合且能够滑动位移，滑块一端为测量端，另一端为非测量端，测量端伸出封装套管外，用于接触外界并承受压力，非测量端与弹簧的一端连接，所述弹簧的另一端与传压杆一侧固定连接，另一侧通过传输光纤分别与第一光纤光栅和第二光纤光栅依次连接；所述第一光纤光栅和第二光纤光栅固定于光纤固定架上；所述保护盖上设置有供传输光纤从封装套管穿出的通孔。

进一步地，所述传压杆设置于所述压力传感器的中心。

进一步地，所述传压杆的圆形膜片与端盖之间区域为充满Ar气的密封区域，第一光纤光栅和第二光纤光栅处于Ar气环境保护之中。

进一步地，所述第一光纤光栅用于测量压力变化，设置于传压杆和光纤固定架之间，固定时施加8～10N的轴向预应力；所述第二光纤光栅用于温度补偿，其两端均固定于光纤固定架之上，处于自由状态，第一光纤光栅和第二光纤光栅之间为10～20mm传输光纤。

进一步地，所述第一光纤光栅和第二光纤光栅的中心波长为1260nm或1310nm或1550nm，3dB带宽为0.1nm～1nm，反射率为10％～80％，轴向极限载荷为12N，为单模光纤极限载荷的60％。

进一步地，所述第一光纤光栅和第二光纤光栅通过耐高温无机胶固定于光纤固定架上。

进一步地，所述滑块设置于压力传感器的前端，用于感受外界压力，其非测量端焊接有圆环，通过圆环与弹簧固定连接，圆环的设置是为了固定弹簧在中心轴上，并可以根据不同要求装订不同弹簧。

进一步地，圆环为金属圆环。