專利名稱：基于長周期光纖光柵的懸掛式高溫傳感裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于光纖光柵傳感技術領域，具體涉及基于長周期光纖光柵的懸掛式高溫傳感裝置。
背景技術：
近年來，隨著科技的進步，人們對傳感器的要求越來越來搞，光纖傳感器以其本身優(yōu)點在科研和工業(yè)應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、工農業(yè)生產和科學研究有著密切關系，所以溫度的檢測至關重要。但是其中的一些應用領域將面臨特殊的工作環(huán)境，這對于溫度的測量可能會造成一些特殊的困難。例如油井中的溫度會隨著開采深度的增加而不斷升高，電力系統(tǒng)的測溫環(huán)境具有高電壓、大電流、強電磁干擾和空間狹小等特點，這就要尋求可靠性高、抗電磁干擾性強、響應快、體積小的新型傳感器。盡管目前已有許多高溫研究成果，但對于像火藥燃燒時的溫度等變化的高溫數據很難通過傳統(tǒng)的熱響應率較慢的熱電偶得到，并且所測結果是否能準確反映客觀對象的真實情況也是一個棘手的問題。此時傳統(tǒng)的溫度傳感器如熱電偶、熱敏電阻、半導體以及其他類型的溫度傳感器，難以進行有效的實時檢測。而利用飛秒激光、CO2制作的長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周期光纖光柵價格昂貴，因此利用(X)2制作的長周期光纖光柵得到很好的應用?；陂L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，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 激光脈沖寫入的長周期光纖光柵耐受高溫能力更強。高頻ω2激光脈沖寫入法制備的長周期光纖光柵的溫度特性具有高溫穩(wěn)定性、可重復性和靈敏度高等優(yōu)點。因此用高頻CO2激光脈沖寫入的長周期光纖光柵能夠在高溫下正常的工作。另外，這種長周期光纖光柵高溫傳感器是利用諧振波長的偏移量來測量溫度、應力等各種參數，不會受光源波長不穩(wěn)定性等的影響，測量精度很高。測量中透射譜尖銳的長周期光纖光柵有利于監(jiān)測譜圖的變化，因此所用的(X)2激光器功率比較大，刻寫的長周期光纖光柵會有一個小的彎曲存在。在低溫環(huán)境下可以用膠固定，使光柵處于拉直狀態(tài)進行測量。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和光纖膨脹系數的差別會造成降溫時光柵的彎曲，由于長周期光纖光柵對彎曲非常敏感，會導致整個傳感裝置不能準確的測量，甚至無法正常工作。為了在高溫場合下能夠保證測量的精度，需要對傳感器的傳感頭進行設計和優(yōu)化，這樣才能在高溫的環(huán)境下精確的測量溫度
發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是為了克服長周期光纖光柵在高溫場合下測量溫度時易彎曲、 測量不準確的問題，提供了一種結構簡單、可封裝、制作成本低的基于長周期光纖光柵的懸掛式高溫傳感裝置。本發(fā)明為解決技術問題所采取的技術方案為一種基于長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、 長周期光纖光柵、重物、光譜儀。長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；整個光纖光柵置與一個金屬腔體內。本發(fā)明所具有的有益效果為懸掛式的金屬腔體內，以重物懸掛在長周期光纖光柵的下端，可以使光柵在高溫測量過程中一直處于伸直狀態(tài)，有效解決了測量過程中長周期光纖光柵的彎曲以及降溫過程測量不準確的問題。而且長周期光纖光柵封裝在一個金屬腔體內，起到了保護整個傳感裝置的作用，使用靈活。


圖1為本發(fā)明的結構圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明進一步描述。如圖1所示，一種基于長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、長周期光纖光柵4、重物5、光譜儀6。寬帶光源1與長周期光纖光柵4的上端光連接，光柵的上端固定在金屬腔體3的上端并從小孔內穿出，長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)測光譜圖的變化來檢測LPre溫度的變化，實現(xiàn)LPre溫度的傳感。該裝置能夠實現(xiàn)測溫的關鍵技術為長周期光纖光柵柵區(qū)的下方加上重物，使光柵伸直；整個長周期光纖光柵封裝在一個金屬腔體內，起到了保護整個傳感裝置的作用。
權利要求
1.基于長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、長周期光纖光柵、重物、光譜儀，其特征在于長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；長周期光纖光柵的下端從一個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；整個光纖光柵置與一個金屬腔體內。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于長周期光纖光柵的懸掛式高溫傳感裝置。由于長周期光纖光柵對彎曲非常敏感，所以在高溫場合下的測量過程中應使光纖光柵保持在拉直狀態(tài)，這樣才能保障測量的精確度。本發(fā)明方法是光柵的柵區(qū)用金屬封裝，整個光纖光柵置在一個金屬腔體內，長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；整個光纖光柵置與一個金屬腔體內。實際使用過程中應使金屬腔體保持在垂直狀態(tài)，這樣就實現(xiàn)了長周期光纖光柵在伸直狀態(tài)下的側量，從而保證了測量精確度。本發(fā)明適用性好，靈活性強，工藝簡單，制作成本低。
文檔編號G01K11/32GK102564641SQ20121000462
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月4日 優(yōu)先權日2012年1月4日
發(fā)明者王雪萍, 趙春柳, 齊亮 申請人:中國計量學院