基于蓝宝石光纤制作高温传感器的方法技术

技术编号:14244520 阅读:104 留言:0更新日期:2016-12-22 00:10
本发明专利技术公开了一种基于蓝宝石光纤制作高温传感器的方法,其主要制作过程是将两根端面平齐的蓝宝石利用耐高温陶瓷插芯进行准直,在两个平齐端面处形成光纤F‑P腔,然后采用耐高温水泥将其两端固定,形成传感器。本传感器结构体积小、灵敏度高,可以实现了1200℃以上高温的实时测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光纤传感领域,涉及光纤传感器的制备,具体涉及到蓝宝石光纤F-P腔的制作方法。
技术介绍
高温传感在航空航天等领域有着及其重要的地位与作用。随着高温传感的发展,现在研的传感器有热电偶、黑体腔、干涉型光纤传感器等很多种类型。研究表明薄膜热电偶在高温领域还存在一定的平镜,如耐氧化抗腐蚀方面;而黑体腔结构也存在着响应滞后,难以适应航空航天等领域对实时性的要求;而干涉型结构制作较为复杂,技术含量高,是目前研究的热点。自20世纪70年代中期以来,美国高度重视光纤传感器的研发,在军事和民用领域都处于领先地位。英国政府也十分重视光纤传感器件的研发,成立了英国光纤传感器合作协会。日本重视并投入大量经费来开展光纤传感器的技术研发,制定了1979-1986年“光应用计划控制系统”的七年规划,投资高达70亿美金。我国光纤传感器件的研究工作始于70年代末,起步时间并不很滞后。光纤F-P传感器结构精巧,属于多光束干涉。但目前多集中于用普通光纤对1000℃以下的温度进行探测,对于航空发动机等超高温环境下的温度探测,还没有很好的探测方法。蓝宝石光纤F-P腔,作为典型的光纤干涉结构,具有很好的实时响应特性,同时蓝宝石光纤熔点高达2072℃,可以耐受1200℃以上的高温,在高温环境下可以长时稳定的工作。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术不足,提供了一种基于蓝宝石光纤制作高温传感器的方法,基于蓝宝石光纤的采用法布里-珀罗(F-P)结构的高温高灵敏度温度传感器。可以在1200℃以上高温环境进行测量。为达到上述目的,本专利技术采用了以下技术方案:制备F-P腔:采用光纤研磨机对两根直径在100-125um间的蓝宝石光纤的端面进行研磨,获得平整的端面;利用Al2O3耐高温陶瓷插芯对端面平齐的两个光纤端头进行准直;结构固定:在准直后的陶瓷插芯的两端用高温水泥进行固定,常温放置24小时后,高温水泥凝固得到结构固定的F-P传感器。所述的高温水泥最高耐受温度小于等于1400摄氏度。对蓝宝石光纤的端面进行研磨,依次按粗磨,中磨,细磨和抛光进行研磨,研磨前,用去离子水清洗研磨片和玻璃底片。本专利技术的有益效果体现在:本专利技术所制作的传感器能够实现1200℃以上高温的实时测量,在航空发动机高温测量、油气田高温探测等领域有很大的应用前景。附图说明图1为基于光纤F-P腔结构并利用陶瓷插芯作为准直器的蓝宝石光纤传感器的结构图。其中1为蓝宝石光纤,2为陶瓷插芯,3为高温水泥。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明。制备F-P腔:采用光纤研磨机对两根直径在100-125um间的蓝宝石光纤的端面进行研磨,获得平整的端面;利用Al2O3耐高温陶瓷插芯对端面平齐的两个光纤端头进行准直;结构固定:在准直后的陶瓷插芯的两端用高温水泥进行固定,常温放置24小时后,高温水泥凝固得到结构固定的F-P传感器。所述的高温水泥最高耐受温度小于等于1400摄氏度。对蓝宝石光纤的端面进行研磨,依次按粗磨,中磨,细磨和抛光进行研磨,研磨前,用去离子水清洗研磨片和玻璃底片。实施例一种蓝宝石光纤F-P腔的制作方法,具体步骤如下:F-P腔体的构建:由于蓝宝石光纤材料的硬度大,无法用光纤切刀进行切割。因此,我们采用光纤研磨机用来加工光纤端面,进行粗磨,中磨,细磨,和抛光。研磨前,用去离子水清洗研磨片和玻璃底片。研磨过程中,用光纤适配器对光纤进行紧固,并用不同目数的研磨片实现光纤端面不同程度的研磨。最后将研磨好端面的光纤小心取下备用。采用耐高温的Al2O3陶瓷插芯作为光纤F-P腔体,Al2O3材料可以耐受1600℃以上的高温。在陶瓷插芯的两端分别插入蓝宝石光纤,两根光纤的端面会形成F-P腔。当外界温度发生变化时,腔体的形变会造成干涉光光程的变化。通过对干涉谱的观测,可以选择需要的腔长,参见图1。腔体结构的固定:采用耐高温水泥(亦可以采用高温胶等)对腔体进行固定。高温水泥中水泥与水质量的配比为100:13。由于传感器体积较小,只需在陶瓷插芯的两端点涂少量的水泥即可。最后将传感器至于常温24小时后,使得起固定作用的水泥完全风干,得到需要的高温蓝宝石光纤传感器。以上所述,仅为本专利技术的一种具体实施方式,但不作为对本专利技术保护范围的限制,任何熟悉本
的技术人员在本专利技术所指出的技术范围内,根据本专利技术的技术方案及其专利技术构思加以等同替换或改变,都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网
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基于蓝宝石光纤制作高温传感器的方法

【技术保护点】
基于蓝宝石光纤制作高温传感器的方法,其特征在于:制作方法包括以下步骤:制备F‑P腔:采用光纤研磨机对两根直径在100‑125um间的蓝宝石光纤的端面进行研磨,获得平整的端面;利用Al2O3耐高温陶瓷插芯对端面平齐的两个光纤端头进行准直;结构固定:在准直后的陶瓷插芯的两端用高温水泥进行固定,常温放置24小时后,高温水泥凝固得到结构固定的F‑P传感器。

【技术特征摘要】
1.基于蓝宝石光纤制作高温传感器的方法,其特征在于:制作方法包括以下步骤:制备F-P腔:采用光纤研磨机对两根直径在100-125um间的蓝宝石光纤的端面进行研磨,获得平整的端面;利用Al2O3耐高温陶瓷插芯对端面平齐的两个光纤端头进行准直;结构固定:在准直后的陶瓷插芯的两端用高温水泥进行固定,常温放置24小时后,高温水泥凝固...

【专利技术属性】
技术研发人员:林启敬赵娜蒋庄德伍子荣田边
申请(专利权)人:西安交通大学
类型:发明
国别省市:陕西;61

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