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基于光纖錯(cuò)位熔接的耐高溫高壓多參量集成傳感器及系統(tǒng)

文檔序號(hào):42327289發(fā)布日期:2025-07-01 19:47閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種基于光纖錯(cuò)位熔接的耐高溫高壓多參量集成傳感器,其特征在于,包括:封裝主體(3),所述封裝主體(3)中心設(shè)置有用于容納傳輸光纖(6)的中心孔(32)和空腔(31),所述空腔(31)位于中心孔(32)末端并與封裝主體(3)外部連通,傳輸光纖(6)的末端設(shè)置在空腔內(nèi),傳輸光纖(6)末端與位于空腔(31)內(nèi)的溫度檢測(cè)裝置(2)和壓力/聲音檢測(cè)裝置(1)依次連接;溫度檢測(cè)裝置(2)包括光纖布拉格光柵(22),壓力/聲音檢測(cè)裝置(1)包括依次連接的單模光纖(11)、多模光纖(12)、第一空心毛細(xì)管光纖(13)和第二空心毛細(xì)管光纖(14);所述第一空心毛細(xì)管光纖(13)的中心通孔直徑大于第二空心毛細(xì)管光纖(14)的中心通孔直徑;單模光纖(11)、多模光纖(12)、第一空心毛細(xì)管光纖(13)的軸心共線;第一空心毛細(xì)管光纖(13)和第二空心毛細(xì)管光纖(14)的軸心錯(cuò)位形成敞口式結(jié)構(gòu),單模光纖(11)、多模光纖(12)、第一空心毛細(xì)管光纖(13)和第二空心毛細(xì)管光纖(14)形成用于測(cè)量壓力或聲音的fp干涉儀。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖錯(cuò)位熔接的耐高溫高壓多參量集成傳感器,其特征在于,所述第二空心毛細(xì)管光纖(14)的外側(cè)端面通過光纖切割刀進(jìn)行表面粗糙處理。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖錯(cuò)位熔接的耐高溫高壓多參量集成傳感器,其特征在于,所述多模光纖(12)的長度等于光在多模光纖(12)中傳輸一個(gè)正弦路徑周期對(duì)應(yīng)長度的(2n+1)/4倍,其中n為正整數(shù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖錯(cuò)位熔接的耐高溫高壓多參量集成傳感器,其特征在于,所述光纖布拉格光柵(22)通過飛秒激光逐行掃描制備在光柵光纖的纖芯(23)內(nèi)部。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖錯(cuò)位熔接的耐高溫高壓多參量集成傳感器,其特征在于,還包括封裝柄(5)和密封墊片(4),封裝主體(3)首端設(shè)置有螺紋孔(34),所述封裝柄(5)通過螺紋與封裝主體(3)首端連接,并通過密封墊片(4)密封;所述密封墊片(4)設(shè)置在封裝柄(5)與封裝主體(3)之間;所述封裝柄(5)中心設(shè)置有用于使傳輸光纖(6)穿過的光纖孔(51)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于光纖錯(cuò)位熔接的耐高溫高壓多參量集成傳感器,其特征在于,所述封裝主體(3)、封裝柄(5)采用氧化鋯陶瓷材料,所述密封墊片(4)的材料為銀或銅。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于光纖錯(cuò)位熔接的耐高溫高壓多參量集成傳感器,其特征在于,所述螺紋孔(34)和中心孔(32)之間還設(shè)置有連接孔(33);所述連接孔(33)直徑小于螺紋孔(34),用于設(shè)置耐高溫陶瓷膠(7)以密封和固定所述傳輸光纖(6);

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于光纖錯(cuò)位熔接的耐高溫高壓多參量集成傳感器,其特征在于,封裝主體(3)的末端還設(shè)置有外螺紋(37),所述外螺紋(37)用于連接應(yīng)用接口,以固定傳感器。

9.一種基于光纖錯(cuò)位熔接的耐高溫高壓多參量集成傳感系統(tǒng),其特征在于,包括權(quán)利要求1~8任一項(xiàng)所述的一種基于光纖錯(cuò)位熔接的耐高溫高壓多參量集成傳感器,還包括寬帶光源(61)、環(huán)形器(62)、光譜分析儀(64)、數(shù)據(jù)采集板卡(65)、解調(diào)計(jì)算及顯示單元(66),所述寬帶光源(61)輸出的寬帶光束經(jīng)環(huán)形器(62)后入射至傳感器的傳輸光纖(6)中,傳輸光纖(6)中的反射信號(hào)經(jīng)環(huán)形器(62)輸出后發(fā)送至光譜分析儀(64)分析光譜信號(hào),光譜信號(hào)經(jīng)數(shù)據(jù)采集板卡(65)采集后發(fā)送至解調(diào)計(jì)算及顯示單元(66)進(jìn)行計(jì)算處理,得到待測(cè)壓力和溫度,或得到待測(cè)聲音和溫度。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種基于光纖錯(cuò)位熔接的耐高溫高壓多參量集成傳感系統(tǒng),其特征在于,所述解調(diào)計(jì)算及顯示單元(66)進(jìn)行計(jì)算處理得到待測(cè)壓力和溫度,或得到待測(cè)聲音和溫度具體方法為:


技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域,公開了一種基于光纖錯(cuò)位熔接的耐高溫高壓多參量集成傳感器及系統(tǒng),包括封裝主體,封裝主體中心設(shè)置有用于容納傳輸光纖的中心孔和空腔,傳輸光纖末端與位于空腔內(nèi)的溫度檢測(cè)裝置和壓力/聲音檢測(cè)裝置依次連接;溫度檢測(cè)裝置包括光纖布拉格光柵,壓力/聲音檢測(cè)裝置包括依次連接的單模光纖、多模光纖、第一空心毛細(xì)管光纖和第二空心毛細(xì)管光纖;第一空心毛細(xì)管光纖和第二空心毛細(xì)管光纖的軸心錯(cuò)位連接形成敞口式結(jié)構(gòu)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了壓力/聲音?溫度多參量的復(fù)合原位同步測(cè)量,具有耐高溫、體積小、測(cè)試精度高的優(yōu)點(diǎn),在航空航天、石油冶金、環(huán)境監(jiān)測(cè)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員:趙馨瑜,鄭永秋,白建東,薛晨陽,任希望,陳哲
受保護(hù)的技術(shù)使用者:中北大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2025/6/30
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