隨著航天技術不斷發(fā)展,大推力運載火箭等精細化設計需求日益增加,飛行器高溫工況結構及流場狀態(tài)感知已成為當前研究的關鍵環(huán)節(jié)�；诜ú祭�-珀羅干涉結構的光纖傳感器在高溫、高壓、狹小空間等特殊環(huán)境展現(xiàn)出獨特優(yōu)勢,被視為下一代高溫原位測量工具。介紹了法布里-珀羅傳感器的基本結構及原理,并分別從溫度、應變和壓力監(jiān)測方面介紹了法布里-珀羅高溫傳感技術研究進展以及未來的發(fā)展趨勢�；谑⒐饫w的法布里-珀羅傳感器能夠應用于1000°C以下環(huán)境,對于1000°C以上環(huán)境,需要以藍寶石光纖作為敏感元件和傳光介質。 

【文章來源】：遙測遙控. 2020,41(06)

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

EFPI干涉示意

對于藍寶石高溫溫度傳感器的研究，美國弗吉尼亞大學A Wang團隊成功在藍寶石光纖端面制作FP腔，然后與單模光纖熔接形成光纖FP溫度傳感器，實現(xiàn)了310°C～976°C溫度測量，溫度分辨率達到0.2°C[11]。在之后的研究中，該團隊通過把藍寶石晶片安裝在藍寶石光纖的一端形成FP腔，藍寶石晶片產(chǎn)生的干涉信號經(jīng)過藍寶石光纖和石英光纖傳輸至分光計，隨后對干涉信號進行解調。在實驗室條件下實現(xiàn)了1593°C的高溫測量，并且測試誤差小于1°C[12]。電子科技大學的饒云江等通過激光微加工技術，在石英光纖和藍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溫度傳感器均能實現(xiàn)100°C～1100°C溫度測量，經(jīng)過對比，藍寶石FP腔的溫度靈敏度是石英FP腔的5倍[13]。

天津大學劉鐵根等采用藍寶石芯片和藍寶石光纖形成FP腔，并通過在非高溫區(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)的靈敏度能夠達到3.11nm/°C，測試溫差小于±3°C[14]。該傳感器結構簡單，性能穩(wěn)定，并且具有較高測試精度，對于航空航天等高溫工業(yè)應用具有一定的參考價值。在實驗室條件下，利用藍寶石光纖已經(jīng)能夠對1600℃以下的溫度進行監(jiān)測，并且誤差較小，但是距離實際工程應用還有較大的差距。工程化應用不僅需要能夠在惡劣的環(huán)境下對溫度變化做出快速、準確響應的傳感探頭，還需要針對測試環(huán)境設計可靠的安裝方案。缺乏穩(wěn)定、可操作性強的安裝方案已經(jīng)成為制約高溫光纖傳感器應用的重要原因之一。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、性能穩(wěn)定、固化簡單的膠需要大量篩選實驗；焊接對于安裝環(huán)境要求高，可適用范圍小，并且隨著測試溫度不斷升高，傳感器各組件材料熱膨脹系數(shù)差異帶來的影響越來越明顯，焊接安裝容易引入一個較大的內(nèi)部應力。等離子噴涂系統(tǒng)龐大，難以運輸?shù)桨惭b現(xiàn)場，并且不適用于狹窄的安裝面。因此，在未來的一段時間內(nèi)，對于FP高溫溫度傳感器工程化應用的研究，將主要集中在傳感器安裝工藝方面的攻關。

【參考文獻】：
期刊論文
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[5]航空航天光纖傳感技術研究進展[J]. 劉鐵根,王雙,江俊峰,劉琨,尹金德.  儀器儀表學報. 2014(08)
[6]光纖法-珀傳感器在飛機發(fā)動機葉片裂紋檢測中的應用[J]. 單寧,史儀凱,劉霞.  無損檢測. 2009(03)
[7]激光脈沖制作的長周期光纖光柵/法布里-珀羅高溫-應變組合傳感器[J]. 廖弦,饒云江,冉曾令,鄧洪有.  中國激光. 2008(06)
[8]用157nm激光制作的光子晶體光纖法布里-珀羅傳感器[J]. 鄧洪有,饒云江,冉曾令,廖弦,劉為俊.  光學學報. 2008(02)
[9]截面折變非對稱型長周期光柵高溫應變特性[J]. 王久玲,饒云江,朱濤.  中國激光. 2007(03)

碩士論文
[1]基于EFPI與RFBG的高溫光纖應變傳感技術研究[D]. 吳夢綺.武漢理工大學 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 2014



本文編號：3559254