光纤 法珀腔

光纤法珀腔

光纤法珀腔是一种重要的光学元件,广泛应用于激光器、传感器和光纤通信等领域。它以其特有的结构和优异的性能,成为现代光纤技术中的重要组成部分。

光纤法珀腔是一种基于光纤的光学谐振腔。光纤作为光学传输媒介,具有低损耗、大带宽和抗干扰等优点。而法珀腔则是一种光学谐振腔,通过在光纤中引入光学反射面,形成光的多次反射,从而增强光与媒介的相互作用,提高光学器件的性能。

光纤法珀腔的基本结构包括光纤和法珀腔镜。光纤作为光学传输媒介,在光纤中传播的光通过法珀腔镜多次反射,形成谐振光场。法珀腔镜一般由两个高反射率镀膜组成,其中一个镀膜是部分透射的,用于输入和输出光信号。通过调整法珀腔镜之间的距离,可以调节谐振光场的频率和品质因子,从而实现对光学器件的控制。

光纤法珀腔在激光器中的应用十分重要。激光器是一种产生激光的装置,其中光纤法珀腔作为激光谐振腔,起到选择性放大和反馈激光的作用。通过调整法珀腔镜之间的距离,可以实现激光的单模输出,提高激光器的输出功率和光束质量。

光纤法珀腔还广泛应用于传感器领域。传感器是一种将感知信号转换为电信号或光信号的装置,其中光纤法珀腔作为传感器的光学部分,用于检测光信号的变化。通过测量光纤法珀腔中光的频率、相

位或幅度的变化,可以实现对温度、压力、应变等物理量的高精度测量。

光纤法珀腔在光纤通信中也起到重要的作用。光纤通信是一种利用光纤传输信息的通信方式,其中光纤法珀腔作为光学器件,用于处理和调节光信号。通过在光纤法珀腔中引入光纤光栅或光纤耦合器,可以实现光信号的滤波、分光和耦合等功能,提高光纤通信系统的传输性能。

总结一下,光纤法珀腔是一种基于光纤的光学谐振腔,具有优异的性能和广泛的应用领域。它在激光器、传感器和光纤通信等领域中发挥着重要作用。随着光纤技术的不断发展和完善,光纤法珀腔将会在更多的领域得到应用,推动光纤技术的进一步发展。

MEMS光纤法珀压力传感器的设计及解调方法实现

MEMS光纤法珀压力传感器的设计及解调方法实现 曹群;贾平岗;熊继军;张海瑞;洪应平;房国成 【摘要】基于外界压力引起敏感膜片形变导致腔长变化来实现压力信号传感的原理,提出了一种MEMS光纤法珀压力传感器的设计,建立了传感器敏感膜片的挠度变化与膜厚、半径及施加压力的关系理论模型,并在此基础上进行了膜片的MATLAB二维数值仿真和Comsol Multiphysics三维数值仿真,并完成了FP压力敏感头的制作,进而设计了能够应用于光纤传感的解调方法,搭建了光纤传感的压力测试系统并进行了相关实验,利用所设计的解调方法对实验数据进行处理,进而对压力传感器的性能及特性进行了测试和验证。实验结果表明,传感器测试曲线线性度良好,与数值仿真结果基本一致,在100 kPa的量程范围内其灵敏度可达62.3 nm/kPa,温度敏感系数为0.023μm/℃,测量精度3.93%,且最小压强分辨率为1.29 kPa,证实了该MEMS光纤法珀压力传感系统具有一定的可行性。%A kind of MEMS optical fiber Fabry-Perot pressure sensor was proposed based on the pressure sensing principle which due to the change of cavity length caused by the deformation of sensitive diaphragm when pressure applied. The sensor’s theoretical model b etween sensitive diaphragm deflection variation with film thickness,radius and loading pressure was established. On the basis,the two-dimensional simulation using MATLAB and three-dimensional numerical simulation by Comsol Multiphysics software was performed and the processing fabrication of FP pressure sensing part was realized as well. Thus the demodulation method which can be applied to the optical fiber sensing was designed and related experiments were taken on after the implementation of optical fiber

法珀腔光纤压力传感器原理

法珀腔光纤压力传感器原理 法珀腔光纤压力传感器原理如下: 法珀腔(Fabry-Perot interferometer)是一种典型的多光束干涉仪,由两个平行的反射镜组成,中间形成一束光路。当一束与平行板呈角度的光射入法珀腔时,会在平行板中发生多次反射和折射,这些相同频率的光会发生干涉,形成多光束干涉。 光从折射率为n_0的物质中,以角度为θ_1的入射角进入间隔距离为d的 平行板中,平板中的折射率为n_1,由此光在板内的折射率为θ_2,在两块平板间经过多次反射和折射,光程差相同的同频光会发生干涉。光程差引起的相位差使投射光强和反射光强遵从干涉强度分布的公式,即艾里公式。测量反射光强可测量d的大小,这就是光纤法珀腔压力传感器的基本原理。 具体来说,法布里-珀罗干涉仪技术由两条平行的线组成,完全平坦的半反 射镜由一个给定的间隙隔开。当光源通过多模光纤注入法珀腔后,会在半反射镜上发生反射和透射。每次反射时,入射光束的一小部分会逃逸出法珀腔,产生大量平行光束与它们进入法珀腔的角度相同。在自由空间中,通过会聚透镜产生了多重的建设性干涉,形成非常明亮和尖锐的干涉条纹的光束。它

们的间距将取决于光程(即与平行平面与折射率之间的距离在这些平面之间)和自然波长上。然后,光被耦合器分开并传入不同的光纤中。 在法珀腔压力传感器中,当外界压力作用在法珀腔上时,会改变法珀腔的长度或折射率,从而改变干涉条纹的间距和数量。通过检测干涉条纹的变化,可以测量外界压力的大小。具体地,可以采用解调器将干涉条纹转化为电信号的变化,并利用相关算法和计算方法计算出外界压力的大小。 以上内容仅供参考,如需了解更多信息,建议查阅有关文献或咨询相关人员。

法布里-珀罗光纤传感综合报告

法布里-珀罗光纤传感综合报告 一、基本概念及工作原理 光纤传感技术主要涉及不同类型光纤传感器的开发和应用。在目前已经开发出的各种类型光纤传感器中应用比较广泛的有光纤布拉格光栅(Fiber Bragg Grating,FBG)、长周期光纤光栅(Long Period Fiber Grating,LPFG)和几种基于干涉原理的传感器,包括马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder Interferometer,MZI)、迈克尔逊干涉仪(Michelson Interferometer,MI)和法布里-珀罗干涉仪(Fabry-PerotInterferometer,FPI)等。其中光纤法布里-珀罗干涉仪高温传感器具有体积小、制作简单、灵敏度高、耐高温和抗电磁干扰等优点,广泛应用于航空航天、能源工业及环境监测等领域。 1.1法布里-珀罗传感器原理 光纤FPI传感器是基于多光束干涉原理,其中多光束干涉是指一组相互平行并且任意两束光之间光程差都相同且频率相同的光束相干叠加。典型的FPI 通常由两个平行的反射面构成,如图1所示,当一束光以倾角θ,入射到厚度为L的平行玻璃板时,光会发生多次反射,从而形成多光束干涉。 图1 多束光干涉原理图 并且无论是反射光还是透射光,任意两束相邻光束之间的相位差δ 可都是相同的。相位差δ 可由公式(1) 计算: nLcos⁡θt(1) δ=4π λ0

在公式(1)中,λ0为光的波长,n为玻璃板的折射率,θt为射入玻璃板光束的折射角,L为玻璃板的厚度。反射面上的光强为: I0(2) I r=T2 T2+4Rsin2⁡δ 2 其中I0为初始光源。透射面上的光强为: I0(3) I t=T2 T2+4Rsin2⁡δ 2 其中T 是玻璃板单面的透射率,R 是玻璃板单面的反射率。从公式(1) 可知,任意两个相邻光束的相位差δ 由入射光的波长λ0,玻璃板的折射率n,玻璃板的厚度L 和进入玻璃板光束的折射角θt 共同决定。 光纤FPI 传感器的两个反射面可近似看作玻璃板的上下表面。当传感器受到环境的影响时,法珀腔内部的折射率或腔长发生变化,表现为其反射谱的反射峰发生红移或蓝移。当反射率非常低时,可以将多光束干涉近似地视为双光束干涉。此时,FPI 干涉光谱的光强公式可以表示为: I=I1+I2+2√I1I2cos⁡ϕ(4)其中,I1和I2分别是从FPI 两个反射面反射的光的强度,而ϕ是FPI 随压力和温度变化引起的相变,可以表示为: ϕ=4πn1L/λ+ϕ0(5)其中n1是FPI 中法珀腔内部的折射率,ϕ0是初相位,L 是法珀腔的腔长,λ 是入射光的波长。FPI干涉光谱的自由光谱范围(Free Spectrum Range,FSR) 为: FSR=λ2−λ1=λ1λ2 (6) 2n1L 其中λ1是干涉波谷的波长,λ2是λ1 相邻干涉波谷的波长。 1.2光纤FPI传感器的温度传感原理 当外界温度改变时,光纤的折射率以及长度会发生变化,从而导致FPI的相位发生变化,引起光纤FPI的干涉谱发生移动。因此可以通过检测其干涉谱的移动来感知外界温度的变化。FPI的干涉波谷的波长可以表示为:

简析光纤传感技术在地震监测中的应用

简析光纤传感技术在地震监测中的应用 摘要:光纤传感器是一种近年来新出现的地震监测新手段,光纤传感器本身具 有精度较高且能够抗电磁干扰等特点,应用在地震检测中,能够得出较为准确的 结果。因此需要利用光纤传感器本身的抗干扰能力等优秀性能,推动光纤传感设 备在地震监测中的应用,基于此,本文阐述了光纤传感器的传感原理及特点以及 光纤传感器在地震前兆观测中的主要技术,对光纤传感器在地震监测中的应用进 行了简要分析,旨在提高地震监测水平。 关键词:光纤传感器;传感原理;特点;技术;地震监测;应用 我国作为地震多发国家,目前对地震监测研究逐渐深入,利用光纤传感器 是其重要环节之一。近年来光纤传感技术被广泛地应用于地形变观测、地震波探测、水文地球化学观测和地磁探测等众多领域并取得了大量研究成果。以下就光 纤传感器在地震监测中的应用进行了探讨分析。 一、光纤传感器的传感原理及特点 光纤传感器可以按照传感原理分为强度调制光纤传感器、相位调制光纤传感器、 波长调制光纤传感器等。具体表现为: 1、强度调制光纤传感器。强度调制光纤传感器通过感知外界环境导致的光 纤传输光强度变化来检测相应的物理量。光纤法珀传感器是一类典型的强度调制 光纤传感器。它是历史最长、技术最为成熟、应用最为普遍的一种光纤传感器。 光纤法珀传感器是光纤传感器中的重要一员。光纤法珀传感器的核心敏感元件是 法珀腔,所有被测物理量的变化都会直接或间接地反映在法珀腔长的改变上,根 据光纤珐珀腔的结构不同,光纤法珀传感器可以分为本征型(EFPI),非本征型(IFPI)和在线复合型(ILFP)。非本征型光纤法珀传感器是目前光纤法珀传感器 中应用最广泛、研究最多的一种光纤法珀传感器,常见的非本征型光纤法珀传感 器有毛细管型非本征光纤法珀传感器和膜片式微加工型光纤法珀传感器。 2、相位调制光纤传感器。相位调制光纤传感器通过敏感部件感知光纤折射 率或传播常数的变化从而对被测物理量进行探测。这类传感器需要采用干涉技术 将相位信息转化为强度信息来进行检测。 3、波长调制光纤传感器。波长调制光纤传感器主要指光纤光栅传感器,这 类传感器利用待测物理量调制传输光波长信息,通过探测波长信息的变化即可对 待测量进行检测。光纤光栅传感器是一类典型的波长调制光纤传感器。光纤光栅 不仅尺寸很小、重量相对轻、还具有带宽宽、灵敏度很高、耐腐蚀能力强和抗电 磁干扰能力强等的优点,由于其固有特性,能够实现对波长的绝对编码、集传感 与传输于一体、且可以不受光功率波动的影响、相对易于制作封装及埋入材料的 内部。在测量领域能对结构的应力、应变进行高精度的绝对检测。同时,也能够 采用准分布式的方式多点测量外界温度、应力场作用下的大量待测目标的时间和 空间特征。 二、光纤传感器在地震前兆观测中的主要技术分析 1、基于光纤光栅的高精度低壳形变观测技术。首先是光纤光栅的观测技术,在光纤光栅穿高技术之前,一直使用干涉式测量系统进行短期测量,虽然精度可 以向上发展,但是发展的同时,因其本身测量是相对的,不能进行绝对测量,造 成其不适应长期的地形观测。反之光纤光栅传感技术虽然能够进行绝对测量,能 够应用在长期的地形变化检测中,但是本身的测量精度较低,通过干涉式测量系 统以及光纤光栅系统的精度的对比,可以发现,干涉式光纤的精度可以达到10-9

光纤传感白光干涉

光纤白光干涉 摘要 光纤干涉型传感器是光纤传感器中的一个重要分支,而白光干涉测量技术是一种被广泛应用的光学干涉测量技术。白光干涉测量技术应用于光纤干涉型传感器,能够测量光纤干涉仪的绝对光程差,且动态测量范围大,测量分辨率高。本论文分别阐述了扫描白光干涉测量技术和光谱域光纤白光干涉测量技术的原理与研究现状,分析和总结了不同的光纤白光干涉测量的结构和特点。 关键词:光纤传感器;光纤干涉仪;白光干涉测量术; Abstract Fiber optic interferometric sensor is an important branch of the fiber optic sensor. White-light interferometry is a widely used technique of the optical interferometry. The white-light interferometry, which is applied to fiber optic interferometric sensor can measure the absolute optical path difference (OPD) and possess the abilities to provide large dynamic measurement range and high measurement resolution.In this dissertation, the principles and research status of scanning white-light interferometry and spectral-domain optical fiber white-light interferometry are described respectively. The structures and characteristics of different optical fiber white-light interferometry are analyzed and summarized. Keywords:Fiber optic sensor;fiber optic interferometer; white-light interferometry; 1、绪论 光纤传感技术是20世纪70 年代末新兴的一项技术,近年来,光纤传感技术在当代科技领域及实际应用中占有十分重要的地位。光纤具有体积小、质量轻、抗电磁干扰、防腐蚀、电绝缘性好、灵敏度高等优点,可以构成传感网络。光纤传感器的主要工作原理[1]是将来自光源的光信号经过光纤送入调制器,待测物理量与光发生相互作用后,导致光的部分光学性质发生变化(例如光的波长、强度、频率、偏振态、相位等),称为被调制的光信号,信号光再经过光纤送入光探测器通过解调后获得被测参数。 光纤传感器通常可以分为强度调制型光纤传感器,光纤光栅传感器(波长调

基于光纤复合法珀腔结构的法珀腔长与折射率计算方法

(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN106197492A (43)申请公布日 2016.12.07(21)申请号CN201610495631.4 (22)申请日2016.06.29 (71)申请人南京航空航天大学 地址210016 江苏省南京市秦淮区御道街29号 (72)发明人曾捷;穆昊;常晨;郭晓华;王珂;程竹明;贾鸿宇 (74)专利代理机构江苏圣典律师事务所 代理人贺翔 (51)Int.CI G01D5/353; G01N21/41; 权利要求说明书说明书幅图 (54)发明名称 基于光纤复合法珀腔结构的法珀腔长与折射率计算方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于光纤复合法珀腔结构 的法珀腔长与折射率计算方法,属于光纤传感技 术领域。该光纤复合法珀腔传感器,其从左到右 依次由单模光纤(6)、毛细玻璃套管(7)、高 折射膜片(9)、高反射膜(11)组成。所述的传 感系统包括可调谐激光光源(1)、光环行器 (2)、上述光纤复合法珀腔传感器(3)、光电

探测器(4)、高速数据采集卡(5)以及计算机 (12)。本发明在满足一定条件时高折射膜片折 射率与空气折射率、以及两个法珀腔的腔长具有 一定的比例关系,由此可以计算出第一法珀腔腔 长和高折射膜片折射率。该方法具有简单、便捷 等特点。 法律状态 法律状态公告日法律状态信息法律状态 2016-12-07公开公开 2016-12-07公开公开 2017-01-04实质审查的生效实质审查的生效 2017-01-04实质审查的生效实质审查的生效 2018-07-03授权授权

高灵敏度光纤温度传感器

高灵敏度光纤温度传感器 摘要:光纤光栅是一种光学无源器件,由于其具有质量轻、体积小、抗电磁干扰、耐腐蚀以及传感测量的准确度高等优良特性,现已广泛应用于传感测量领域。光纤光栅作为一种传感测量元件,当外界环境温度发生变化时,使得光纤光栅产 生一定的应变,这将引起光纤光栅的周期和光栅折射率的变化,从而使得进入光 纤光栅中被反射和透射的光波发生一定的漂移,但在实际的应用中,往往由于温 度变化的范围不大,从而温度引起的光纤光栅的应变非常微小,即裸光纤光栅的 温度灵敏度很低,所以在实际的工程应用中,一般将裸光纤光栅进行温度增敏封装,以提高其温度灵敏度。 关键词:高灵敏度;光纤温度;传感器 现有的光纤光栅的封装形式有很多,根据封装结构和材料的不同,主要有聚 合物封装、金属管封装、基片式封装等比较常见的形式。本文研究基片式的封装 形式,通过对封装的结构进行改良设计,使其在温度方面的灵敏度得到较大提高。 1EFPI光纤温度传感器结构与原理 EFPI光纤传感器结构如图1所示。两个光纤陶瓷插芯相对放置插入一个 铝套管中,使其端面相互平行,用陶瓷插芯的端面做反射面,形成F-P谐振腔 结构。一个带尾纤的陶瓷插芯作为第一个反射面,另外一个不带尾纤的陶瓷插芯 作为第二个反射面,两次反射的光形成双光束干涉。用螺钉将陶瓷插芯固定在铝 套管内,然后用高强度的环氧树脂进一步固定并且密封该F-P腔结构的装置。 图1EFPI光纤传感器结构图 陶瓷插芯热膨胀系数为α=11.45×10-6/℃,铝热膨胀系数为β= 23.6×10-6/℃。设计铝管有效长度L1=20mm,F-P初始光学 腔长L2=150μm,F-P光学腔长D的温度特性可以表示为 若白光干涉解调仪腔长测量分辨率为0.5nm,则对应温度分辨率为 0.00204℃。 2EFPI温度传感器实验 实验使用自主研制的光纤白光干涉测量仪解调出EFPI的腔长。当白光干 涉测量仪的腔长测量范围在80~400μm时,腔长测量分辨率可达0.2μm,四个通道同时测量时,测量频率为1Hz。该解调仪使用自主研制的可调谐光纤 法珀滤波器(FFP-TF),滤波器扫描范围80nm,线宽0.15nm, 精细度达到600,损耗小于2dB,扫描频率大于500Hz,由此滤波器构 成的波长扫描掺铒光纤激光器作为光源。通过频谱分析分离出相位信息,得到光 学腔长D。 首先在25℃恒定温度环境下连续测量100次,以测试测量系统的腔长测 量分辨率,解调仪解调频率1Hz。解调仪对EFPI光纤温度传感器的白光光 谱进行分析与计算,得到的绝对光学腔长结果如图2。从测量结果可以看出光学 腔长测量的波动范围在0.4nm内,分辨率可达0.2nm。在全温度测量范 围内,该解调仪的腔长测量分辨率只有0.5nm。 图225℃恒定温度下光学腔长100次测量结果 再设置恒温水槽的温度,在室温30℃先测量一次,然后以5℃的间隔升高

光纤法珀腔声传感器理论与仿真分析研究

光纤法珀腔声传感器理论与仿真分析研究 程进;邹小平 【摘要】根据干涉原理,对基于低精细度法珀腔的光纤声传感器的敏感机理进行了理论分析,明确了采用单色光源工作时需要满足正交相位点和小信号的条件.采用ANSYS软件,对敏感声波的振膜进行了预应力振动模态和预应力谐响应有限元分析,仿真了在声波作用下振膜的振动特性,以及其频率响应特性.进一步分析了光纤法珀腔声传感器的灵敏度与材料、结构、光学、电学参量的关系,以及它的动态范围.【期刊名称】《传感技术学报》 【年(卷),期】2018(031)011 【总页数】8页(P1633-1640) 【关键词】光纤声传感器;法珀腔;仿真分析;灵敏度;动态范围 【作者】程进;邹小平 【作者单位】北京信息科技大学传感技术研究中心,北京市传感器重点实验室,教育部现代测控技术重点实验室,北京100101;北京信息科技大学传感技术研究中心,北京市传感器重点实验室,教育部现代测控技术重点实验室,北京100101 【正文语种】中文 【中图分类】TN253 作为一种新型声传感器,光纤声传感器与现有电动式、压电式、电容式等传统的声-电直接转换原理的声传感器相比,具有灵敏度高、抗电磁干扰、传输损耗低、耐腐

蚀、体积小、重量轻等优点,在环境噪声监测、噪声源定位、光声探测[1]等应用领 域也有广泛的需求,特别是对强电磁干扰环境下的声波拾取具有不可替代性[2]。因 此光纤声传感器得到广泛研究。 光纤声传感器根据调制光学参量的不同,可分为强度型、相位型、波长型、偏振型等,其中研究较多的主要强度型和相位型光纤声传感器。强度型光纤声传感器的研 究开展的较早,它原理简单,易于实现,目前已商品化。相对于相位型光纤声传感器,它的灵敏度较低、本底噪声较大[3],不能满足于微弱声信号的应用,如微弱语音拾取、远距离声源定位、光声探测等。相位型光纤声传感器是基于超高灵敏的光干涉技术,具有灵敏度高、本底噪声低等优点,因此目前是声传感器的前沿研究热点之一[4]。 相位型光纤声传感器是通过不同的干涉结构实现的[5],包括迈克尔逊、马赫-曾德尔、法珀腔、萨格纳克环等干涉结构。在这些干涉结构中,法珀干涉结构只需一根光纤, 该光纤的端面与敏感体的反光面形成法珀腔,该结构简单,特别适合制作声传感器。 目前关于光纤法珀腔声传感器的研究主要涉及如下几个方向:①法珀腔的设计[6-14],包括采用不同结构、不同的振膜、不同材料制作光纤法珀腔声传感探头;②信号解调方法研究[15-16];③稳定性研究[17-18]等。目前光纤法珀腔声传感器还没有 实用化,在实用化过程中,需要对其进行较为系统的理论与仿真分析研究,然而目前关于这方面的研究鲜有报道。 本文根据光纤法珀腔声传感器的原理结构,对其敏感机理进行了理论分析,采用ANSYS软件对振膜的预应力振动模态和预应力谐响应进行了有限元仿真,并对其关键参数灵敏度、动态范围进行了分析。本文对光纤法珀腔声传感器的实应化研究具有指导作用。 1 光纤法珀腔声传感器原理结构 光纤法珀腔声传感器的原理结构如图1所示,它的核心结构包括敏感声波的振膜和 光纤,其中振膜的反光面和光纤端面组成光纤法珀腔。

蓝宝石光纤高温测量技术进展

蓝宝石光纤高温测量技术进展 王楠楠;师钰璋;王高;周汉昌;熊季军;梁海坚;刘争光 【摘要】温度是表征物体状态的参数之一,在科学研究和工程应用中具有重要的理论意义和价值.在氧化、高温、腐蚀、电磁干扰等恶劣环境下,温度的准确测量一直 是难题.传感器材料是进行温度测量的基础.蓝宝石单晶光纤具有物理化学性能稳定、熔点高、机械性能强等优点,是进行高温测试的一种首选材料.本文介绍了利用蓝宝 石单晶光纤进行温度测量的几种方法,即蓝宝石光纤辐射高温测试技术、蓝宝石光 纤光栅高温测试技术、蓝宝石光纤珐珀高温测试技术、蓝宝石超声波导高温测试技术的原理、现状、优缺点及发展趋势,并进行了比较,为蓝宝石光纤温度测量应用奠 定基础. 【期刊名称】《计测技术》 【年(卷),期】2018(038)006 【总页数】8页(P61-68) 【关键词】蓝宝石光纤;温度;研究现状;发展趋势;优缺点 【作者】王楠楠;师钰璋;王高;周汉昌;熊季军;梁海坚;刘争光 【作者单位】中国航发贵阳发动机设计研究所,贵州贵阳 550000;测试研究所,山西太原 030051;中北大学信息与通信工程学院,山西太原 030051;测试研究所,山西 太原 030051;中北大学信息与通信工程学院,山西太原 030051;测试研究所,山西 太原 030051;中北大学信息与通信工程学院,山西太原 030051;测试研究所,山西 太原 030051;测试研究所,山西太原 030051;中北大学信息与通信工程学院,山西 太原 030051;测试研究所,山西太原 030051

【正文语种】中文 【中图分类】TB9 0 引言 温度是体现物质状态的重要参数之一,它的准确测量在科学研究、军事、航空及工业生产中都具有十分重要的意义。在工业上,冶金行业双辊铸轧生产中,熔池中钢水的温度直接会影响到钢坯的质量,必须准确快速地测量出熔池中钢水的温度;军事上,对炮筒、枪膛等内部温度的监测,以及对爆炸时产生的火焰温度测量,火焰温度高、冲击力大、持续时间短,都增加了测温的困难;航空领域中,燃烧效率是航空发动机最重要的技术指标之一,对发动机内部温度的实时监测是保障发动机高效率稳定运行的必要技术手段,温度传感技术特别是高温传感技术在航空航天领域具有十分重要的作用[1];化工领域,温度不仅会影响到化学反应进行的效率,而 且对化学过程的温度监测也十分重要,稍有不慎,就会给操作人员和财产带来损害。总之,这些领域的测温环境都十分恶劣,对传统的测温材料及测温方法提出了挑战。传统热电偶在高温环境下抗腐蚀能力差、抗电磁干扰性能差、寿命短、消耗大(探 头为一次性,每次测量后必须更换探头)、体积大、响应速度较低、不能连续或高 频率测温、测温范围小、测量精度低等。市面上使用最多的铂铑合金热电偶,由于铂铑合金稀缺,而使得热电偶的成本很高,且铂、铑在高温环境下极易氧化。最新的铱铑合金测温方法,国内没有标准,且这些金属依然十分昂贵,限制了使用。另一种比较常见的非接触式红外测温方法,易受环境因素的影响,限制了其在恶劣环境中的应用。 陶瓷等非金属是优良的测温材料。蓝宝石单晶光纤物理化学性能稳定,熔点高达2045 ℃,具有良好的光传输性能,800 nm以上的红外波段蓝宝石单晶具有接近

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