[发明专利]一种植入车辆制动器的耐高温快响应光纤光栅温度传感器

说明书

本发明一种植入车辆制动器的耐高温快响应光纤光栅温度传感器，包括温度敏感探头与连接线缆；其中，温度敏感探头由耐高温光纤光栅、玻璃管、不锈钢管、耐高温粘接胶组成；连接线缆由小保护管、大保护管、常温粘接胶、光纤连接法兰组成。玻璃管具有聚酰亚胺涂覆层，靠近耐高温光纤光栅一端进行封口处理；温度敏感探头进行高温退火处理，消除耐高温光纤光栅涂覆时产生的应力，进行常温至800℃的温度标定计算温度参数后可以实现大范围的稳定温度测量。本发明的光纤光栅温度传感器，探头部分热容小，热响应速度快，且可根据车辆制动器温度测量时的测点要求，相应增加耐高温光纤光栅数量，实现多点测量。

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，尤其涉及一种植入车辆制动器的耐高温快响应光纤光栅温度传感器。

背景技术

车辆制动器是指产生阻碍车辆运动的力的部件，目前，汽车所用的制动器几乎都是摩擦式的。对于大型客车、货车及坦克等大型车辆，在进行制动时，制动片与刹车鼓剧烈摩擦产生高温，使制动器温度不断上升，制动器容易受到损坏，导致制动失灵、失效。鉴于此，在车辆制动器设计及试验阶段，使用能够植入车辆制动器结构内部的传感器，准确的获取车辆制动时产生的温度，对于制动器研制具有重要意义。

传感器植入车辆制动器内部时，应不影响制动器结构本身的力学性能；同时，制动器模拟制动时，温度变化极为剧烈，在很短的时间内从常温升至几百摄氏度。因此，温度传感器需要同时满足体积小(热响应速度快)和耐高温的要求。

现有的用于制动器温度监测的传感器，一般为铂电阻或者热电偶，为了实现耐高温测量，需要对铂电阻/热电偶的感温部分进行保护，一般使用陶瓷材料进行封装，封装后的探头尺寸较大，在植入制动器内部时，对结构的破坏较大，而且响应速度较慢；而现有的光纤光栅温度传感器，同样存在尺寸大并且响应速度较慢的问题，对于使用不锈钢管封装的光纤光栅温度传感器，其直径尺寸不能制作的很小，如果毛细钢管的内径过小，在进行高温测量时会出现不锈钢管中的铬元素氧化物被高温蒸发，附着于光纤表面或者渗透进去，导致光纤的折射率发生变化，引起光发生散射而测量不到传感器信号。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种植入车辆制动器的耐高温快响应光纤光栅温度传感器，解决了现有的用于车辆制动器高温测试的传感器尺寸较大，响应速度慢的问题。

本发明目的通过以下技术方案予以实现：本发明提供了一种植入车辆制动器的耐高温快响应光纤光栅温度传感器，包括温度敏感探头与连接线缆；其中，温度敏感探头由耐高温光纤光栅、玻璃管、不锈钢管、耐高温粘接胶组成；连接线缆由小保护管、大保护管、常温粘接胶、光纤连接法兰组成；

所述不锈钢管上刻有光纤安装槽，用耐高温粘接胶将耐高温光纤光栅及其尾纤粘接在槽内；

所述玻璃管靠近耐高温光纤光栅一端进行封口处理；

所述温度敏感探头进行高温退火处理，消除耐高温光纤光栅涂覆时产生的应力，进行常温至800℃的温度标定后，可以实现大范围的温度测量；

所述耐高温光纤光栅的尾纤套上小保护管进行保护，在多个小保护管外套上大保护管，使用耐高温粘接胶将大保护管粘接在不锈钢管的尾端，使用常温粘接胶将大保护管的另一端与小保护管粘接，小保护管的尾端接入光纤连接法兰内；

所述光纤光栅温度传感器在植入车辆制动器进行温度测量时，在车辆制动器待测位置处开2.5mm～3mm的安装孔，使用耐高温粘接胶填充安装孔，将温度敏感探头插入安装孔内，待胶固化后即可测量；

所述温度敏感探头可根据车辆制动器温度测量时的测点要求，在不锈钢管上平行并列增加光纤安装槽的数量，相应增加耐高温光纤光栅与玻璃管数量，可实现多点测量，测点间隔可以根据需求定制。

上述植入车辆制动器的耐高温快响应光纤光栅温度传感器，所述玻璃管涂覆有聚酰亚胺涂覆层，玻璃管外径不大于0.4mm，玻璃管内径为0.18mm～0.2mm。