高条纹可见度的蓝宝石光纤高温传感器及其温度测量方法技术

本发明专利技术公开了一种高条纹对比度的蓝宝石光纤法珀高温传感器，包括蓝宝石晶片(1)、蓝宝石插芯(2)及构成高温区和常温区光信号传输波导的蓝宝石‑石英光纤，LED光源(9)发出的光进入高温传感器(8)，从蓝宝石光纤端面(15)出射，发散后的光照射到蓝宝石晶片(1)第一反射面(16)上发生第一次反射；其余部分光透射到晶片第二反射表面(17)上发生第二次反射；在法珀干涉腔的两表面产生的第一束反射光(11)、第一束反射光(12)被耦合到蓝宝石光纤(4)中，形成法珀双光纤干涉信号，通过光谱法解调干涉信号得到法珀光程差，进而反推温度。本发明专利技术极大地提高了法珀传感器干涉信号的条纹可见度，同时提高了传感器的温度灵敏度和测温分辨率。

Sapphire Fiber Optic High Temperature Sensor with High Stripe Visibility and Its Temperature Measurement Method

The invention discloses a sapphire fiber Fabry-Perot high temperature sensor with high fringe contrast, which includes sapphire wafer (1), sapphire core (2), sapphire quartz fiber which constitutes optical signal transmission waveguide in high temperature and normal temperature region, light emitted by LED light source (9) enters high temperature sensor (8), emits from sapphire fiber end (15), and radiates the divergent light to the first reflection of sapphire wafer (1). The first reflection occurs on the emitter (16); the second reflection occurs on the second reflecting surface (17) of the wafer; the first reflected light (11) and the first reflected light (12) generated on the two surfaces of the Fabry-Perot interferometer cavity are coupled to the sapphire fiber (4) to form the Fabry-Perot dual-fiber interference signal, and the Fabry-Perot optical path difference is obtained by demodulating the interference signal by spectral method, and then the temperature is deduced. \u3002 The invention greatly improves the fringe visibility of the interference signal of the Fabry-Perot sensor, and improves the temperature sensitivity and temperature measurement resolution of the sensor.

【技术实现步骤摘要】
高条纹可见度的蓝宝石光纤高温传感器及其温度测量方法
本专利技术涉及光纤传感领域，特别是涉及一种蓝宝石光纤高温传感器具有光纤耦合分束设计、高条纹可见度的蓝宝石光纤高温传感器，可实现在复杂测试环境下的极端温度监测。
技术介绍
随着航空航天、内燃机工业的飞速发展，对极端条件下的高温监测技术提出了更高的要求。传统的电气传感器在导电、易燃、易爆和腐蚀性强的恶劣环境下不能满足测量要求。基于蓝宝石光纤的高温传感技术以其耐氧化、高精度、抗电磁干扰等特性，在高温监测领域中发挥着重要作用。近年来，已经提出了多种类型的蓝宝石光纤传感器来实现极高温度(1000℃以上)测量，如蓝宝石光纤光栅型、黑体辐射型和法珀型传感器。但是，蓝宝石光纤光栅型的蓝宝石光纤传感器需要使用昂贵的飞秒激光器刻制，造价高，且受限于蓝宝石光纤较大的数值孔径、模式干扰严重以及测量精度相对其他方法较低。黑体辐射型蓝宝石光纤传感器基于普朗克黑体辐射定律，在高温区(600-1600℃)具有很好的测温精度；但是由于低温段辐射功率显著降低，在600℃以下，信噪比极速衰减，测温范围受限，只能用于高温段的温度监测。法珀型的蓝宝石光纤传感器具有极宽的测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高条纹对比度的蓝宝石光纤法珀高温传感器，其特征在于，该传感器包括蓝宝石晶片(1)、蓝宝石插芯(2)以及构成高温区和常温区光信号传输波导的蓝宝石‑石英光纤；其中，蓝宝石晶片(1)和蓝宝石插芯(2)的圆截面贴紧且使用高温陶瓷胶(3)固定；所述蓝宝石‑石英光纤由蓝宝石光纤(4)和切平的所述石英光纤(5)通过端面间的光纤熔接点(6)熔接而形成，；所述蓝宝石‑石英光纤从蓝宝石光纤(4)一端插入所述蓝宝石插芯(2)的中孔，在蓝宝石光纤(4)与蓝宝石晶片(1)之间传感信号最佳处使用高温陶瓷胶(3)固定；所述蓝宝石‑石英光纤从石英光纤(5)一端通过光纤跳线(7)分别连接LED光源(9)、光谱仪(10)...

【技术特征摘要】
1.一种高条纹对比度的蓝宝石光纤法珀高温传感器，其特征在于，该传感器包括蓝宝石晶片(1)、蓝宝石插芯(2)以及构成高温区和常温区光信号传输波导的蓝宝石-石英光纤；其中，蓝宝石晶片(1)和蓝宝石插芯(2)的圆截面贴紧且使用高温陶瓷胶(3)固定；所述蓝宝石-石英光纤由蓝宝石光纤(4)和切平的所述石英光纤(5)通过端面间的光纤熔接点(6)熔接而形成，；所述蓝宝石-石英光纤从蓝宝石光纤(4)一端插入所述蓝宝石插芯(2)的中孔，在蓝宝石光纤(4)与蓝宝石晶片(1)之间传感信号最佳处使用高温陶瓷胶(3)固定；所述蓝宝石-石英光纤从石英光纤(5)一端通过光纤跳线(7)分别连接LED光源(9)、光谱仪(10)，实现输入波导与输出波导的分路传输；所述蓝宝石晶片(1)的两个反射面构成法珀干涉腔。2.利用如权利要求1所述的高条纹对比度的蓝宝石光纤法珀高温传感器实现的温度测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将处于工作状态的高温传感器(8)通过光纤跳线(7)与LED光源(9)、光谱仪(10)相连接；LED光源(9)发出的光经过光纤跳线(7)进入高温传感器(8)，通过异质光纤熔接点(6)从蓝宝石光纤端面(15)出射，发散后的光照射到蓝宝石晶片(1)第一反射面(16)上发生第一次反射，形成第一束反射光(11)；其余部分光透射到晶片第二反射表面(17)上发生第二次反射，形成携带光程差信息的第二束反射光(12)；在法珀干涉腔的两表面产生的第一束反射光(11)、第一束反射光(12)被耦合到蓝宝石光纤(4)中输出，形成法珀双光纤干涉信号(18)，即...

【专利技术属性】
技术研发人员：王双，江俊峰，刘铁根，于迅，刘琨，张婉意，康文倩，吴志洋，吴雯，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12