一种抗极端环境的光纤珐珀温度传感器及其制作方法与流程

本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及一种抗极端环境的光纤珐珀温度传感器及其制作方法。

背景技术：

在光纤传感技术中，通过在光纤中传播的光感应外界各种被测物理量的变化，并且测量得到的信息可以通过光纤传输。由于光纤具有成本低、耐化学腐蚀、抗电磁干扰和传输损耗小等优势，使得光纤传感在长距离和复杂环境下测量有着独特的优势，加之随着现代光电子技术的快速发展，各种光电子器件的出现，从而加速光纤传感在工程领域的应用，并逐渐走向人们的生活当中。与传统的传感器相比，光纤传感器具有无源、抗电磁干扰、工作频带宽和动态范围大等优点。目前，现有光纤温度传感器环境限制较多，不能完全满足工程需求，特别是应用于极端环境的光纤温度传感器。因此，本发明提出了一种抗极端环境的光纤珐珀温度传感器及其制作方法。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决极端环境下应用光纤温度传感器的问题，提出了一种抗极端环境的光纤珐珀温度传感器及其制作方法。

本发明的技术方案是：一种抗极端环境的光纤珐珀温度传感器，包括封装外管、光纤、被接光纤、fp空气腔和金属片；光纤和被接光纤均固定设置于封装外管内；光纤和被接光纤熔接形成fp空气腔；fp空气腔固定设置于金属片上；金属片固定设置于封装外管内。

本发明的有益效果是：本发明的光纤珐珀温度传感器通过金属片感知外界温度变化，fp空气腔记录干涉条纹来得到外界温度变化。同时，本光纤珐珀温度传感器结构简单，可更换金属片使传感器达到不同的温度灵敏度，在高压和辐照等极端环境下均可正常工作，实用性强。

进一步地，光纤和被接光纤采用激光熔接或电弧熔接。

上述进一步方案的有益效果是：在本发明中，熔接装置的方式采用激光熔接或电弧熔接的方式，其熔接材料不易变形，熔接过程能精准定位，且不受环境限制。

进一步地，封装外管为圆柱状。

上述进一步方案的有益效果是：在本发明中，圆柱状的封装外管有利于金属片固定安装在其内部。

进一步地，光纤的端面采用激光、粒子束刻或电子束刻蚀的方式加工。

上述进一步方案的有益效果是：在本发明中，光纤端面的加工方式精密微细，不会导致光纤端面产生应力和变形，且加工速度快。

进一步地，fp空气腔为圆柱状，其深度为10mm-200mm，直径为10μm-100μm。

上述进一步方案的有益效果是：在本发明中，fp空气腔用于记录干涉条纹，在高压或辐照等环境下均可工作，满足光纤珐珀温度传感器在极端环境下的工作需求。光纤的直径为125mm，直径为10μm-100μm的fp空气腔满足连接光纤和被接光纤的最大范围限制；深度为10mm-200mm的fp空气腔为现有激光器熔接的最大范围。同时，可根据不同环境使用要求的量程和精度选择不同深度和直径的fp空气腔。

进一步地，金属片采用铝合金、不锈钢或铬镍合金。

上述进一步方案的有益效果是：在本发明中，金属片采用不同膨胀系数的材料，通过选择不同材质的金属片使温度传感器达到不同的温度灵敏度，更具实用性。

基于以上系统，本发明还提出一种抗极端环境的光纤珐珀温度传感器制作方法，包括以下步骤：

s1：将光纤端面切平，通过激光加工形成一个直径为10μm-100μm，深度为10mm-200mm的圆孔；

s2：将被接光纤端面切平，通过圆孔熔接光纤和光纤端面形成fp空气腔；

s3：将fp空气腔安装在金属片上；

s4：将金属片安装在封装外管内，完成抗极端环境的光纤珐珀温度传感器的制作。

本发明的有益效果是：本发明的光纤珐珀温度传感器制作方法简单易操作，且所用材料可根据实际情况进行更换，制作过程快速便捷。

附图说明

图1为光纤珐珀温度传感器的结构图；

图2为光纤珐珀温度传感器制作方法的流程图；

图中，1、封装外管；2、光纤；3、被接光纤；4、fp空气腔；5、金属片。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作进一步的说明。

如图1所示，本发明提供了一种抗极端环境的光纤珐珀温度传感器，包括封装外管1、光纤2、被接光纤3、fp空气腔4和金属片5；光纤2和被接光纤3均固定设置于封装外管1内；光纤2和被接光纤3熔接形成fp空气腔4；fp空气腔4固定设置于金属片5上；金属片5固定设置于封装外管1内。

在本发明实施例中，如图1所示，光纤2和被接光纤3采用激光熔接或电弧熔接。在本发明中，熔接装置的方式采用激光熔接或电弧熔接的方式，其熔接材料不易变形，熔接过程能精准定位，且不受环境限制。

在本发明实施例中，如图1所示，封装外管1为圆柱状。在本发明中，圆柱状的封装外管有利于金属片固定安装在其内部。

在本发明实施例中，如图1所示，光纤2的端面采用激光、粒子束刻或电子束刻蚀的方式加工。在本发明中，光纤端面的加工方式精密微细，不会导致光纤端面产生应力和变形，且加工速度快。

在本发明实施例中，如图1所示，fp空气腔4为圆柱状，其深度为10mm-200mm，直径为10μm-100μm。在本发明中，fp空气腔用于记录干涉条纹，在高压或辐照等环境下均可工作，满足光纤珐珀温度传感器在极端环境下的工作需求。光纤的直径为125mm，直径为10μm-100μm的fp空气腔满足连接光纤和被接光纤的最大范围限制；深度为10mm-200mm的fp空气腔为现有激光器熔接的最大范围。同时，可根据不同环境使用要求的量程和精度选择不同深度和直径的fp空气腔。

在本发明实施例中，如图1所示，金属片5采用铝合金、不锈钢或铬镍合金。在本发明中，金属片采用不同膨胀系数的材料，通过选择不同材质的金属片使温度传感器达到不同的温度灵敏度，更具实用性。

基于以上系统，本发明还提出一种抗极端环境的光纤珐珀温度传感器制作方法，如图2所示，包括以下步骤：

s1：将光纤端面切平，通过激光加工形成一个直径为10μm-100μm，深度为10mm-200mm的圆孔；

s2：将被接光纤端面切平，通过圆孔熔接光纤和光纤端面形成fp空气腔；

s3：将fp空气腔安装在金属片上；

s4：将金属片安装在封装外管内，完成抗极端环境的光纤珐珀温度传感器的制作。

本发明的工作原理及过程为：本发明的光纤珐珀温度传感器包括封装外管1、光纤2、被接光纤3、fp空气腔4和金属片5。通过光纤2的端面进行切平加工形成圆孔，再与被接光纤3通过激光熔接或电弧熔接的方式形成fp空气腔4。同时，可根据不同环境使用要求的量程和精度选择不同深度和直径的fp空气腔。fp空气腔4安装在金属片5上，最后封装于封装外管1中。使用光纤珐珀温度传感器时，可通过更换金属片5的材质为铝合金、不锈钢或铬镍合金等来改变温度传感器的温度灵敏度。当外界温度变化时，金属片5感知温度变化，将其温度变化传递给fp空气腔4，通过记录fp空气腔4的干涉条纹来得到外界温度的变化。

本发明的有益效果为：本发明的光纤珐珀温度传感器通过金属片感知外界温度变化，fp空气腔记录干涉条纹来得到外界温度变化。同时，本光纤珐珀温度传感器结构简单，可更换金属片使传感器达到不同的温度灵敏度，在高压和辐照等极端环境下均可正常工作，实用性强。本发明的光纤珐珀温度传感器制作方法简单易操作，且所用材料可根据实际情况进行更换，制作过程快速便捷。

本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。