[发明专利]基于毛细管封装光纤光栅温度压力传感器

说明书

一种基于毛细管封装光纤光栅温度压力传感器，刚玉管上设置有进气口、出气口，刚玉管内密封封装有单模光纤、光子晶体光纤、毛细玻璃管，单模光纤的一端与刚玉管的一端用高温胶密封固定，单模光纤另一端熔接有光子晶体光纤，光子晶体光纤的另一端从毛细玻璃管一端伸入到毛细玻璃管内，毛细玻璃管一端固定在光子晶体光纤上，光子晶体光纤另一端端面与毛细玻璃管另一端端面之间留有一定距离，毛细玻璃管另一端用高温胶密封，光子晶体光纤位于毛细玻璃管外的纤芯上刻写有第一热再生光栅、位于毛细玻璃管内的纤芯上刻写有第二热再生光栅。本发明具有能长时间在高温环境下精确区分测量压力和温度的优点。

技术领域

本发明属于光纤传感测量技术领域，具体涉及到一种光纤光栅温度压力传感器。

背景技术

发动机的研制和发展是一项涉及空气动力学、工程热物理、传热传质、机械、强度、传动、密封、电子、自动控制等多学科的复杂综合性系统工程，必须依托先进的测试方法，进行大量的试验来验证性能及可靠性。可以说，现代发动机测试是航空推进技术的支撑性技术，是整个发动机预研试验研究和工程发展阶段的重要技术环节。随着航空推进技术、计算技术和电子计算机应用技术的发展，人们建立了更加复杂的设计和分析方法加速航空推进技术系统的研制进程，而这些工程设计与分析方法需要更多、更精密的试验测试数据来验证和确认，例如发动机高温、高压、高转速、高负荷、大流量等大量参数，因此，对生产过程中的设备的检测与监测是非常必要的。而传统电学类传感器无法长期在高温压力环境下同时区分测量温度和压力，因此，急需要一种在高温压力环境下能够实现温度压力同时区分测量的传感器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种设计合理、结构简单、体积小、长期在高温压力环境下同时区分测量温度和压力的基于毛细管封装光纤光栅温度压力传感器。

解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种基于毛细管封装光纤光栅温度压力传感器，刚玉管一端侧壁上设置有进气口、另一端侧壁上设置有出气口，刚玉管内密封封装有单模光纤、光子晶体光纤、毛细玻璃管，单模光纤的一端与刚玉管的一端用高温胶密封固定，单模光纤的中心线与刚玉管的中心线重合，单模光纤另一端熔接有光子晶体光纤，光子晶体光纤与单模光纤的纤芯直径相同、包层外径相同，光子晶体光纤的另一端从毛细玻璃管一端伸入到毛细玻璃管内，毛细玻璃管一端用高温胶固定在光子晶体光纤上，光子晶体光纤的中心线与毛细玻璃管中心线重合，光子晶体光纤另一端端面与毛细玻璃管另一端端面之间留有一定距离，毛细玻璃管另一端用高温胶密封，光子晶体光纤位于毛细玻璃管外的纤芯上刻写有第一热再生光栅、位于毛细玻璃管内的纤芯上刻写有第二热再生光栅。

作为一种优选的技术方案，所述的第一热再生光栅和第二热再生光栅的栅区长度相同，第一热再生光栅和第二热再生光栅的栅区中心距为30～40mm，所述的第一热再生光栅的中心波长大于第二热再生光栅中心波长。

作为一种优选的技术方案，所述的第一热再生光栅的栅区长度为5～15mm、中心波长为1510～1590nm，所述的第一热再生光栅的中心波长与第二热再生光栅的中心波长差为3～10nm。

作为一种优选的技术方案，所述的光子晶体光纤另一端端面与毛细玻璃管另一端端面之间距离为2～3mm。

作为一种优选的技术方案，所述的光子晶体光纤为柚子型光子晶体光纤，所述的柚子型光子晶体光纤包层直径为125μm，纤芯截面为不规则六边形，纤芯周围环绕有6个均匀分布的气孔，相邻两气孔的孔心距为7.7μm，所述的气孔横向孔径为19.7μm、纵向孔径为15μm。

作为一种优选的技术方案，所述的光子晶体光纤也可以是蓝宝石光纤。

作为一种优选的技术方案，所述的毛细玻璃管的内径为150～330μm、外径为350～500μm。

作为一种优选的技术方案，所述的毛细玻璃管还可以是蓝宝石晶体毛细管。