隨著航天技術(shù)不斷發(fā)展,大推力運(yùn)載火箭等精細(xì)化設(shè)計(jì)需求日益增加,飛行器高溫工況結(jié)構(gòu)及流場(chǎng)狀態(tài)感知已成為當(dāng)前研究的關(guān)鍵環(huán)節(jié)�；诜ú祭�-珀羅干涉結(jié)構(gòu)的光纖傳感器在高溫、高壓、狹小空間等特殊環(huán)境展現(xiàn)出獨(dú)特優(yōu)勢(shì),被視為下一代高溫原位測(cè)量工具。介紹了法布里-珀羅傳感器的基本結(jié)構(gòu)及原理,并分別從溫度、應(yīng)變和壓力監(jiān)測(cè)方面介紹了法布里-珀羅高溫傳感技術(shù)研究進(jìn)展以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。基于石英光纖的法布里-珀羅傳感器能夠應(yīng)用于1000°C以下環(huán)境,對(duì)于1000°C以上環(huán)境,需要以藍(lán)寶石光纖作為敏感元件和傳光介質(zhì)。 

【文章來(lái)源】：遙測(cè)遙控. 2020,41(06)

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

EFPI干涉示意

對(duì)于藍(lán)寶石高溫溫度傳感器的研究，美國(guó)弗吉尼亞大學(xué)A Wang團(tuán)隊(duì)成功在藍(lán)寶石光纖端面制作FP腔，然后與單模光纖熔接形成光纖FP溫度傳感器，實(shí)現(xiàn)了310°C～976°C溫度測(cè)量，溫度分辨率達(dá)到0.2°C[11]。在之后的研究中，該團(tuán)隊(duì)通過(guò)把藍(lán)寶石晶片安裝在藍(lán)寶石光纖的一端形成FP腔，藍(lán)寶石晶片產(chǎn)生的干涉信號(hào)經(jīng)過(guò)藍(lán)寶石光纖和石英光纖傳輸至分光計(jì)，隨后對(duì)干涉信號(hào)進(jìn)行解調(diào)。在實(shí)驗(yàn)室條件下實(shí)現(xiàn)了1593°C的高溫測(cè)量，并且測(cè)試誤差小于1°C[12]。電子科技大學(xué)的饒?jiān)平韧ㄟ^(guò)激光微加工技術(shù)，在石英光纖和藍(lán)寶石光纖端面制備微型FP腔，并分別與石英光纖熔接，形成的FP溫度傳感器均能實(shí)現(xiàn)100°C～1100°C溫度測(cè)量，經(jīng)過(guò)對(duì)比，藍(lán)寶石FP腔的溫度靈敏度是石英FP腔的5倍[13]。

天津大學(xué)劉鐵根等采用藍(lán)寶石芯片和藍(lán)寶石光纖形成FP腔，并通過(guò)在非高溫區(qū)熔接普通多模光纖的方法得到了成本可控的超高溫光纖溫度傳感器，該傳感器在130°C～1080°C范圍內(nèi)的靈敏度能夠達(dá)到3.11nm/°C，測(cè)試溫差小于±3°C[14]。該傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能穩(wěn)定，并且具有較高測(cè)試精度，對(duì)于航空航天等高溫工業(yè)應(yīng)用具有一定的參考價(jià)值。在實(shí)驗(yàn)室條件下，利用藍(lán)寶石光纖已經(jīng)能夠?qū)?600℃以下的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并且誤差較小，但是距離實(shí)際工程應(yīng)用還有較大的差距。工程化應(yīng)用不僅需要能夠在惡劣的環(huán)境下對(duì)溫度變化做出快速、準(zhǔn)確響應(yīng)的傳感探頭，還需要針對(duì)測(cè)試環(huán)境設(shè)計(jì)可靠的安裝方案。缺乏穩(wěn)定、可操作性強(qiáng)的安裝方案已經(jīng)成為制約高溫光纖傳感器應(yīng)用的重要原因之一。目前，高溫環(huán)境下光纖傳感器的安裝方式主要分為膠粘、焊接、等離子噴涂三種。膠粘可以適用于大部分工況，但是選擇一款粘接性強(qiáng)、性能穩(wěn)定、固化簡(jiǎn)單的膠需要大量篩選實(shí)驗(yàn)；焊接對(duì)于安裝環(huán)境要求高，可適用范圍小，并且隨著測(cè)試溫度不斷升高，傳感器各組件材料熱膨脹系數(shù)差異帶來(lái)的影響越來(lái)越明顯，焊接安裝容易引入一個(gè)較大的內(nèi)部應(yīng)力。等離子噴涂系統(tǒng)龐大，難以運(yùn)輸?shù)桨惭b現(xiàn)場(chǎng)，并且不適用于狹窄的安裝面。因此，在未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)，對(duì)于FP高溫溫度傳感器工程化應(yīng)用的研究，將主要集中在傳感器安裝工藝方面的攻關(guān)。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]非本征法布里-珀羅腔光纖壓力傳感器研究進(jìn)展[J]. 呂濤.  儀表技術(shù)與傳感器. 2015(07)
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[9]截面折變非對(duì)稱型長(zhǎng)周期光柵高溫應(yīng)變特性[J]. 王久玲,饒?jiān)平?朱濤.  中國(guó)激光. 2007(03)

碩士論文
[1]基于EFPI與RFBG的高溫光纖應(yīng)變傳感技術(shù)研究[D]. 吳夢(mèng)綺.武漢理工大學(xué) 2018
[2]高溫光纖壓力傳感器的制作及其特性研究[D]. 柳珊.電子科技大學(xué) 2014



本文編號(hào)：3559254