[发明专利]一种基于原位电镀的F-P光纤高温传感器及其制备方法

说明书

本发明提供一种基于原位电镀的F‑P光纤高温传感器制备方法，包括如下步骤：(1)将入射光纤和反射光纤进行预处理；(2)将入射光纤和反射光纤的第一端切平；(3)将入射光纤的第一端插入毛细钢管的一端，将反射光纤的第一端插入毛细钢管的另一端，入射光纤和反射光纤的第一端保持适当距离形成F‑P腔，得到F‑P光纤高温传感器；(4)将F‑P光纤高温传感器放入含有预镀金属的盐溶液中，将入射光纤通过金属片与电源连接，以预镀金属为阳极，以F‑P光纤高温传感器为阴极进行电镀，得到基于原位电镀的F‑P光纤高温传感器。本发明方法在不损伤光纤和毛细钢管的前提下能够很容易地将整个F‑P腔元件固定，所得传感器可稳定地进行温度传感，具有很高的可靠性。

技术领域

本发明属于光纤温度传感器技术领域，具体涉及一种基于原位电镀的F-P光纤高温传感器及其制备方法。

背景技术

光纤法布里-珀罗(简称F-P)传感器是利用光纤与毛细管构建的F-P腔形成的传感器，其中非本征F-P传感器是利用两光纤端面之间形成的空气间隙从而构成一个腔长为L的微腔，该类光纤传感器因为其具有结构简单、体积小、可靠性高、单根光纤信号传输、制作简单等优点而成为现在应用最广泛的一类光纤传感器。其工作原理为当一束相干光束通过入射光纤传输到F-P腔中时，光在光纤F-P腔的两端面发生多次反射，形成干涉并沿原路返回，其干涉输出信号是与F-P腔的腔长有关的。即是当外界环境参量(如温度、压力、应变等)以一定方式作用于F-P腔，使其腔长L发生变化，导致其干涉输出信号也发生相应变化。根据此原理，就可以从干涉信号的变化中导出F-P腔长度的变化，从而实现对各种被测参量的检测。

传统的非本征光纤F-P腔传感器的制作方法，通常是将两根光纤分别从毛细管的两端插入，保证两个光纤端面的平整并且两端面保持合适的距离以形成F-P腔，然后通过粘胶或者焊接的方法将毛细管与光纤固定。专利CN103335949A是将入射光纤与反射光纤插入毛细玻璃管中，然后采用激光焊接的方法将两者焊接在一起以达到固定的目的，从而形成一个EFPI传感器。专利CN108444624A是将入射光纤焊接于毛细玻璃管中，毛细玻璃管焊接于毛细石英管的一端，反射组件焊接于毛细石英管的另一端，采取全焊接的方法以达到固定的目的，形成一个EFPI传感器。采取焊接的方法，容易对光纤和毛细管产生损伤且不易固定；采取胶粘的方式则是固定的可靠性不高，且无法在高压高温等恶劣环境下工作。

发明内容

为了克服传统方法制作的光纤F-P传感器的缺点，本发明采取基于原位电镀的方法制作F-P光纤高温传感器，该制作方法操作简单，成本较低，且具有较高的可靠性。

一种基于原位电镀的F-P光纤高温传感器的制备方法，包括如下步骤：

(1)将入射光纤和反射光纤进行预处理，所述预处理包括去除保护层、除油、敏化、活化、化学镀和电镀；

(2)将所述入射光纤和反射光纤的第一端切平，保证其端面平整；

(3)将所述入射光纤的第一端插入毛细钢管的一端，将所述反射光纤的第一端插入毛细钢管的另一端，所述入射光纤和反射光纤的第一端保持适当的距离形成F-P腔，得到F-P光纤高温传感器；

(4)将F-P光纤高温传感器放入含有预镀金属的盐溶液中，将入射光纤通过金属片与电源连接，以预镀金属为阳极，以F-P光纤高温传感器为阴极进行电镀，最后得到基于原位电镀的F-P光纤高温传感器。

将入射光纤和反射光纤进行预处理时，所镀的金属为镍、铜或锌。

在步骤2中，先采用化学退镀法除去入射光纤和反射光纤的第一端表面的镀层，再将所述入射光纤和反射光纤的第一端切平。以镀层为镍为例，将入射光纤和反射光纤的第一端放入浓硝酸中，反应温度20～60℃，溶解掉表面的镍层。

在步骤1中，所述入射光纤和反射光纤经电镀后，所述入射光纤和反射光纤的直径与毛细钢管的内径相配合。