基于藍(lán)寶石光纖制作高溫傳感器的方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種基于藍(lán)寶石光纖制作高溫傳感器的方法，其主要制作過程是將兩根端面平齊的藍(lán)寶石利用耐高溫陶瓷插芯進(jìn)行準(zhǔn)直，在兩個(gè)平齊端面處形成光纖F?P腔，然后采用耐高溫水泥將其兩端固定，形成傳感器。本傳感器結(jié)構(gòu)體積小、靈敏度高，可以實(shí)現(xiàn)了1200℃以上高溫的實(shí)時(shí)測量。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于光纖傳感領(lǐng)域，涉及光纖傳感器的制備，具體涉及到藍(lán)寶石光纖F-P腔的制作方法。
技術(shù)介紹
高溫傳感在航空航天等領(lǐng)域有著及其重要的地位與作用。隨著高溫傳感的發(fā)展，現(xiàn)在研的傳感器有熱電偶、黑體腔、干涉型光纖傳感器等很多種類型。研究表明薄膜熱電偶在高溫領(lǐng)域還存在一定的平鏡，如耐氧化抗腐蝕方面；而黑體腔結(jié)構(gòu)也存在著響應(yīng)滯后，難以適應(yīng)航空航天等領(lǐng)域?qū)?shí)時(shí)性的要求；而干涉型結(jié)構(gòu)制作較為復(fù)雜，技術(shù)含量高，是目前研究的熱點(diǎn)。自20世紀(jì)70年代中期以來，美國高度重視光纖傳感器的研發(fā)，在軍事和民用領(lǐng)域都處于領(lǐng)先地位。英國政府也十分重視光纖傳感器件的研發(fā)，成立了英國光纖傳感器合作協(xié)會(huì)。日本重視并投入大量經(jīng)費(fèi)來開展光纖傳感器的技術(shù)研發(fā)，制定了1979-1986年“光應(yīng)用計(jì)劃控制系統(tǒng)”的七年規(guī)劃，投資高達(dá)70億美金。我國光纖傳感器件的研究工作始于70年代末，起步時(shí)間并不很滯后。光纖F-P傳感器結(jié)構(gòu)精巧，屬于多光束干涉。但目前多集中于用普通光纖對(duì)1000℃以下的溫度進(jìn)行探測，對(duì)于航空發(fā)動(dòng)機(jī)等超高溫環(huán)境下的溫度探測，還沒有很好的探測方法。藍(lán)寶石光纖F-P腔，作為典型的光纖干涉結(jié)構(gòu)，具有很好的實(shí)時(shí)響應(yīng)特性，同時(shí)藍(lán)寶石光纖熔點(diǎn)高達(dá)2072℃，可以耐受1200℃以上的高溫，在高溫環(huán)境下可以長時(shí)穩(wěn)定的工作。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)不足，提供了一種基于藍(lán)寶石光纖制作高溫傳感器的方法，基于藍(lán)寶石光纖的采用法布里-珀羅(F-P)結(jié)構(gòu)的高溫高靈敏度溫度傳感器。可以在1200℃以上高溫環(huán)境進(jìn)行測量。為達(dá)到上述目的，本專利技術(shù)采用了以下技術(shù)方案：制備F-P腔：采用光纖研磨機(jī)對(duì)兩根直徑在100-125um間的藍(lán)寶石光纖的端面進(jìn)行研磨，獲得平整的端面；利用Al2O3耐高溫陶瓷插芯對(duì)端面平齊的兩個(gè)光纖端頭進(jìn)行準(zhǔn)直；結(jié)構(gòu)固定：在準(zhǔn)直后的陶瓷插芯的兩端用高溫水泥進(jìn)行固定，常溫放置24小時(shí)后，高溫水泥凝固得到結(jié)構(gòu)固定的F-P傳感器。所述的高溫水泥最高耐受溫度小于等于1400攝氏度。對(duì)藍(lán)寶石光纖的端面進(jìn)行研磨，依次按粗磨，中磨，細(xì)磨和拋光進(jìn)行研磨，研磨前，用去離子水清洗研磨片和玻璃底片。本專利技術(shù)的有益效果體現(xiàn)在：本專利技術(shù)所制作的傳感器能夠?qū)崿F(xiàn)1200℃以上高溫的實(shí)時(shí)測量，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)高溫測量、油氣田高溫探測等領(lǐng)域有很大的應(yīng)用前景。附圖說明圖1為基于光纖F-P腔結(jié)構(gòu)并利用陶瓷插芯作為準(zhǔn)直器的藍(lán)寶石光纖傳感器的結(jié)構(gòu)圖。其中1為藍(lán)寶石光纖，2為陶瓷插芯，3為高溫水泥。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步說明。制備F-P腔：采用光纖研磨機(jī)對(duì)兩根直徑在100-125um間的藍(lán)寶石光纖的端面進(jìn)行研磨，獲得平整的端面；利用Al2O3耐高溫陶瓷插芯對(duì)端面平齊的兩個(gè)光纖端頭進(jìn)行準(zhǔn)直；結(jié)構(gòu)固定：在準(zhǔn)直后的陶瓷插芯的兩端用高溫水泥進(jìn)行固定，常溫放置24小時(shí)后，高溫水泥凝固得到結(jié)構(gòu)固定的F-P傳感器。所述的高溫水泥最高耐受溫度小于等于1400攝氏度。對(duì)藍(lán)寶石光纖的端面進(jìn)行研磨，依次按粗磨，中磨，細(xì)磨和拋光進(jìn)行研磨，研磨前，用去離子水清洗研磨片和玻璃底片。實(shí)施例一種藍(lán)寶石光纖F-P腔的制作方法，具體步驟如下：F-P腔體的構(gòu)建：由于藍(lán)寶石光纖材料的硬度大，無法用光纖切刀進(jìn)行切割。因此，我們采用光纖研磨機(jī)用來加工光纖端面，進(jìn)行粗磨，中磨，細(xì)磨，和拋光。研磨前，用去離子水清洗研磨片和玻璃底片。研磨過程中，用光纖適配器對(duì)光纖進(jìn)行緊固，并用不同目數(shù)的研磨片實(shí)現(xiàn)光纖端面不同程度的研磨。最后將研磨好端面的光纖小心取下備用。采用耐高溫的Al2O3陶瓷插芯作為光纖F-P腔體，Al2O3材料可以耐受1600℃以上的高溫。在陶瓷插芯的兩端分別插入藍(lán)寶石光纖，兩根光纖的端面會(huì)形成F-P腔。當(dāng)外界溫度發(fā)生變化時(shí)，腔體的形變會(huì)造成干涉光光程的變化。通過對(duì)干涉譜的觀測，可以選擇需要的腔長，參見圖1。腔體結(jié)構(gòu)的固定：采用耐高溫水泥(亦可以采用高溫膠等)對(duì)腔體進(jìn)行固定。高溫水泥中水泥與水質(zhì)量的配比為100:13。由于傳感器體積較小，只需在陶瓷插芯的兩端點(diǎn)涂少量的水泥即可。最后將傳感器至于常溫24小時(shí)后，使得起固定作用的水泥完全風(fēng)干，得到需要的高溫藍(lán)寶石光纖傳感器。以上所述，僅為本專利技術(shù)的一種具體實(shí)施方式，但不作為對(duì)本專利技術(shù)保護(hù)范圍的限制，任何熟悉本
的技術(shù)人員在本專利技術(shù)所指出的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本專利技術(shù)的技術(shù)方案及其專利技術(shù)構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本專利技術(shù)的保護(hù)范圍之內(nèi)。本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
基于藍(lán)寶石光纖制作高溫傳感器的方法，其特征在于：制作方法包括以下步驟：制備F?P腔：采用光纖研磨機(jī)對(duì)兩根直徑在100?125um間的藍(lán)寶石光纖的端面進(jìn)行研磨，獲得平整的端面；利用Al2O3耐高溫陶瓷插芯對(duì)端面平齊的兩個(gè)光纖端頭進(jìn)行準(zhǔn)直；結(jié)構(gòu)固定：在準(zhǔn)直后的陶瓷插芯的兩端用高溫水泥進(jìn)行固定，常溫放置24小時(shí)后，高溫水泥凝固得到結(jié)構(gòu)固定的F?P傳感器。

【技術(shù)特征摘要】
1.基于藍(lán)寶石光纖制作高溫傳感器的方法，其特征在于：制作方法包括以下步驟：制備F-P腔：采用光纖研磨機(jī)對(duì)兩根直徑在100-125um間的藍(lán)寶石光纖的端面進(jìn)行研磨，獲得平整的端面；利用Al2O3耐高溫陶瓷插芯對(duì)端面平齊的兩個(gè)光纖端頭進(jìn)行準(zhǔn)直；結(jié)構(gòu)固定：在準(zhǔn)直后的陶瓷插芯的兩端用高溫水泥進(jìn)行固定，常溫放置24小時(shí)后，高溫水泥凝固...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：林啟敬，趙娜，蔣莊德，伍子榮，田邊，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西安交通大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：陜西;61