專利名稱：基于長(zhǎng)周期光纖光柵的懸掛式高溫傳感裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖光柵傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及基于長(zhǎng)周期光纖光柵的懸掛式高溫傳感裝置。
背景技術(shù)：
近年來，隨著科技的進(jìn)步，人們對(duì)傳感器的要求越來越來搞，光纖傳感器以其本身優(yōu)點(diǎn)在科研和工業(yè)應(yīng)用中一直占有重要的地位。溫度是很常見也是很重要的物理量，它與人類生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究有著密切關(guān)系，所以溫度的檢測(cè)至關(guān)重要。但是其中的一些應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒚媾R特殊的工作環(huán)境，這對(duì)于溫度的測(cè)量可能會(huì)造成一些特殊的困難。例如油井中的溫度會(huì)隨著開采深度的增加而不斷升高，電力系統(tǒng)的測(cè)溫環(huán)境具有高電壓、大電流、強(qiáng)電磁干擾和空間狹小等特點(diǎn)，這就要尋求可靠性高、抗電磁干擾性強(qiáng)、響應(yīng)快、體積小的新型傳感器。盡管目前已有許多高溫研究成果，但對(duì)于像火藥燃燒時(shí)的溫度等變化的高溫?cái)?shù)據(jù)很難通過傳統(tǒng)的熱響應(yīng)率較慢的熱電偶得到，并且所測(cè)結(jié)果是否能準(zhǔn)確反映客觀對(duì)象的真實(shí)情況也是一個(gè)棘手的問題。此時(shí)傳統(tǒng)的溫度傳感器如熱電偶、熱敏電阻、半導(dǎo)體以及其他類型的溫度傳感器，難以進(jìn)行有效的實(shí)時(shí)檢測(cè)。而利用飛秒激光、CO2制作的長(zhǎng)周期光纖光柵能夠在高溫下正常的工作。但是飛秒激光加工的長(zhǎng)周期光纖光柵價(jià)格昂貴，因此利用(X)2制作的長(zhǎng)周期光纖光柵得到很好的應(yīng)用。基于長(zhǎng)周期光纖光柵的溫度敏感特性，用其制作溫度傳感器是其中的一個(gè)重要方向。高頻CO2激光脈沖寫入法制作LPre的方法成本低，操作簡(jiǎn)便，要求比較低。這種用CO2 激光脈沖在單模光纖上寫入的LPre具有熱穩(wěn)定性較好的優(yōu)點(diǎn)，此外還可以通過隨意改變 Co2激光的掃描周期從而寫入不同傳輸特性的LPre。與常見的紫外光曝光寫入法相比，Co2 激光脈沖寫入的長(zhǎng)周期光纖光柵耐受高溫能力更強(qiáng)。高頻ω2激光脈沖寫入法制備的長(zhǎng)周期光纖光柵的溫度特性具有高溫穩(wěn)定性、可重復(fù)性和靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。因此用高頻CO2激光脈沖寫入的長(zhǎng)周期光纖光柵能夠在高溫下正常的工作。另外，這種長(zhǎng)周期光纖光柵高溫傳感器是利用諧振波長(zhǎng)的偏移量來測(cè)量溫度、應(yīng)力等各種參數(shù)，不會(huì)受光源波長(zhǎng)不穩(wěn)定性等的影響，測(cè)量精度很高。測(cè)量中透射譜尖銳的長(zhǎng)周期光纖光柵有利于監(jiān)測(cè)譜圖的變化，因此所用的(X)2激光器功率比較大，刻寫的長(zhǎng)周期光纖光柵會(huì)有一個(gè)小的彎曲存在。在低溫環(huán)境下可以用膠固定，使光柵處于拉直狀態(tài)進(jìn)行測(cè)量。然而在高溫環(huán)境下光柵不容易固定，固定光柵材料的熱膨脹系數(shù)和光纖膨脹系數(shù)的差別會(huì)造成降溫時(shí)光柵的彎曲，由于長(zhǎng)周期光纖光柵對(duì)彎曲非常敏感，會(huì)導(dǎo)致整個(gè)傳感裝置不能準(zhǔn)確的測(cè)量，甚至無法正常工作。為了在高溫場(chǎng)合下能夠保證測(cè)量的精度，需要對(duì)傳感器的傳感頭進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，這樣才能在高溫的環(huán)境下精確的測(cè)量溫度
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服長(zhǎng)周期光纖光柵在高溫場(chǎng)合下測(cè)量溫度時(shí)易彎曲、 測(cè)量不準(zhǔn)確的問題，提供了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可封裝、制作成本低的基于長(zhǎng)周期光纖光柵的懸掛式高溫傳感裝置。本發(fā)明為解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為一種基于長(zhǎng)周期光纖光柵的懸掛式高溫傳感裝置包括寬帶光源、掛鉤、金屬腔體、 長(zhǎng)周期光纖光柵、重物、光譜儀。長(zhǎng)周期光纖光柵的上端固定在金屬腔體的上端，然后從小孔穿出與寬帶光源光連接；光纖光柵的下端從一個(gè)重物的中心孔穿過并固定，然后從金屬腔體的下端小孔自由穿出，與光譜儀光連接；金屬腔體垂直放置；掛鉤是使用與金屬腔體相同材料制成的；整個(gè)光纖光柵置與一個(gè)金屬腔體內(nèi)。本發(fā)明所具有的有益效果為懸掛式的金屬腔體內(nèi)，以重物懸掛在長(zhǎng)周期光纖光柵的下端，可以使光柵在高溫測(cè)量過程中一直處于伸直狀態(tài)，有效解決了測(cè)量過程中長(zhǎng)周期光纖光柵的彎曲以及降溫過程測(cè)量不準(zhǔn)確的問題。而且長(zhǎng)周期光纖光柵封裝在一個(gè)金屬腔體內(nèi)，起到了保護(hù)整個(gè)傳感裝置的作用，使用靈活。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步描述。如圖1所示，一種基于長(zhǎng)周期光纖光柵的懸掛式高溫傳感裝置包括寬帶光源1、掛鉤2、金屬腔體3、長(zhǎng)周期光纖光柵4、重物5、光譜儀6。寬帶光源1與長(zhǎng)周期光纖光柵4的上端光連接，光柵的上端固定在金屬腔體3的上端并從小孔內(nèi)穿出，長(zhǎng)周期光纖光柵的下端從重物5的中心孔穿過并固定，然后從金屬腔體3的下端小孔內(nèi)自由穿出與光譜儀6光連接，掛鉤2與金屬腔體3連接。本發(fā)明的工作方式為寬帶光源發(fā)出的光入射到長(zhǎng)周期光纖光柵，光柵的透射光入射到光譜儀，該裝置正是通過監(jiān)測(cè)光譜圖的變化來檢測(cè)LPre溫度的變化，實(shí)現(xiàn)LPre溫度的傳感。該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)測(cè)溫的關(guān)鍵技術(shù)為長(zhǎng)周期光纖光柵柵區(qū)的下方加上重物，使光柵伸直；整個(gè)長(zhǎng)周期光纖光柵封裝在一個(gè)金屬腔體內(nèi)，起到了保護(hù)整個(gè)傳感裝置的作用。
權(quán)利要求
1.基于長(zhǎng)周期光纖光柵的懸掛式高溫傳感裝置包括寬帶光源、掛鉤、金屬腔體、長(zhǎng)周期光纖光柵、重物、光譜儀，其特征在于長(zhǎng)周期光纖光柵的上端固定在金屬腔體的上端，然后從小孔穿出與寬帶光源光連接；長(zhǎng)周期光纖光柵的下端從一個(gè)重物的中心孔穿過并固定， 然后從金屬腔體的下端小孔自由穿出，與光譜儀光連接；金屬腔體垂直放置；掛鉤是使用與金屬腔體相同材料制成的；整個(gè)光纖光柵置與一個(gè)金屬腔體內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于長(zhǎng)周期光纖光柵的懸掛式高溫傳感裝置。由于長(zhǎng)周期光纖光柵對(duì)彎曲非常敏感，所以在高溫場(chǎng)合下的測(cè)量過程中應(yīng)使光纖光柵保持在拉直狀態(tài)，這樣才能保障測(cè)量的精確度。本發(fā)明方法是光柵的柵區(qū)用金屬封裝，整個(gè)光纖光柵置在一個(gè)金屬腔體內(nèi)，長(zhǎng)周期光纖光柵的上端固定在金屬腔體的上端，然后從小孔穿出與寬帶光源光連接，光纖光柵的下端從一個(gè)重物的中心孔穿過并固定，然后從金屬腔體的下端小孔自由穿出，與光譜儀光連接；金屬腔體垂直放置；掛鉤是使用與金屬腔體相同材料制成的；整個(gè)光纖光柵置與一個(gè)金屬腔體內(nèi)。實(shí)際使用過程中應(yīng)使金屬腔體保持在垂直狀態(tài)，這樣就實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)周期光纖光柵在伸直狀態(tài)下的側(cè)量，從而保證了測(cè)量精確度。本發(fā)明適用性好，靈活性強(qiáng)，工藝簡(jiǎn)單，制作成本低。
文檔編號(hào)G01K11/32GK102564641SQ20121000462
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月4日
發(fā)明者王雪萍, 趙春柳, 齊亮 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量學(xué)院