蓝宝石光纤传感器在瞬态高温测量中的应用

介绍一种蓝宝石光纤黑体腔瞬态高温传感器及测试系统.测试系统由蓝宝石光纤传感器、锥度光纤、传光光纤、窄带滤光片、光电探测器、数据采集装置及处理软件组成.将在端部具有黑体腔的蓝宝石光纤装在不锈钢螺塞状的紧凑壳体中,用耐高温有机硅涂料填补间隙防止漏光,系统在氧乙炔焰加热均热金属块熔池附近的恒温区进行静态标定,采用了阶跃上升的CO2激光束对黑体感温腔加热,测量系统的动态响应时间.实验表明该系统响应时间在10-2s数量级,能在恶劣环境的下对800～1900℃瞬态高温进行测量.     

温度外推在瞬态高温测试中的应用

借助蓝宝石光纤温度传感器和多路数据采集卡,根据传热学的基本原理,建立了瞬态高温的黑体腔外推测试模型,并通过有限差分逼近外推法实现了对瞬态高温的测量.在此基础上,利用氢氧焰来模拟瞬态高温热源,得到了传感器和红外测温仪测得的黑体腔内外膜层温度变化曲线,从而验证了该外推模型及方法的正确性.     

光纤珐珀高温压力传感器的设计与性能测试

为了提高传感器在高温恶劣环境下的测试性能,结合单晶蓝宝石优异的特性,研究了一种能在高温恶劣环境下长期稳定工作的全蓝宝石光纤珐珀高温压力传感器,并对其设计、制造工艺及性能测试进行了详细的分析说明。首先,利用光纤珐珀干涉原理及斐索干涉仪的信号解调原理,对传感器进行了结构的设计;其次,采用蓝宝石刻蚀工艺、激光加工工艺及对蓝宝石三层结构的直接键合工艺完成了对传感器的工艺加工;最后,对制造的传感器进行了常温环境下的密封性测试及高温环境下的性能测试,测试结果表明:制造的高温压力传感器具备良好的密封性,且在高温环境下具有良好的线性响应,且温度在900℃时传感器的灵敏度可达3.035 nm/kPa,可以长期在高温环境下稳定工作。     

基于单片机的火炮膛内瞬态温度测试系统

针对火炮膛内气体瞬态温度测量条件恶劣,技术难度大的问题,设计了一种以蓝宝石光纤传感器为测试探头和单片机为开发平台的测试系统,系统包括蓝宝石高温光纤、耦合器、光电探测器及A/D转换器件。基于P lank黑体辐射定律,分析了系统工作原理,并以单片机为平台进行了系统开发。     

分析法的瞬态高温外推实验研究

为了拓展蓝宝石光纤黑体腔温度传感器的测温范围和提高其测温精度,提出了一种瞬态高温测试的拓展方法。用磁控溅射法在蓝宝石光纤一端镀制一层氧化锆陶瓷材料形成黑体腔,分析了黑体腔的传热规律,并建立了黑体腔的传热数学模型,用分析法求解了黑体腔传热数学模型,设计了实验验证方法,对黑体腔传热数学模型和分析求解法进行了实验验证。实验结果表明,利用分析法得出的外推结果与红外测温仪测到的结果在变化趋势和最高值处表面出了较好的一致性,证明了黑体腔传热数学模型与分析求解法是正确的。     

蓝宝石光纤空气隙非本征型法布里-珀罗高温传感器复用技术研究

本文提出了一种基于蓝宝石光纤的空气隙非本征型法布里-珀罗高温多点高温传感技术.将三只传感器串联起来制作并进行测试.实验结果表明,空气腔高温传感器具有非常高的温度灵敏度(>20nm/℃)和分辫率(<0.3℃)并且能够工作在1000℃的工作环境中.本文中的复用蓝宝石传感器相对于传感的点点传感器的最主要的优势在于其可以应用于高温环境.     

蓝宝石光纤温度传感器K值标定系统

标定了一种镀制氧化锆陶瓷薄膜的蓝宝石光纤黑体腔温度传感器。标定系统用氢氧焰枪作为热源,以Modl-ine3红外测温仪作为标准传感器,采用数据采集卡(PCI20612)对被校准传感器和Modline3的输出信号同步采集,通过比较法得到K值。实验验证了该方案的可行性,测得K值为98.578×106(V.m2/W),并得到该传感器温度-电压曲线,系统简单,方便,具有一定实用价值。     

超低温宽温域环境下FBG传感器应变标定方法

在某超低温风洞结构健康监测的工程中,光纤光栅传感器被用来实时监测风洞洞体结构变形,然而超低温及宽温域的环境会极大地影响应变测量精度。为解决光纤光栅传感器在-196℃至常温范围的应变测量的温度影响,进一步提高测量精度,提出了一种超低温宽温域环境下的光纤布拉格光栅(fiber-optic Bragg grating,简称FBG)传感器应变灵敏度系数标定方法。该方法通过一套超低温宽温域标定系统对FBG传感器在-196℃～20℃的多个温度点的应变灵敏度系数进行了试验测量,利用该标定结果修正超低温宽温域环境下温度对应变的测量结果,可有效提高光纤光栅传感器的应变测量精度。试验还发现,FBG传感器的应变灵敏度系数呈现出随温度降低而升高的规律,该结论对进一步开展超低温宽温域环境下FBG应变传感器温度补偿研究奠定了基础。     

光学遥感器光机结构热变形的高精度测量

空间光学遥感器光机结构在复杂的空间轨道热环境中会产生热变形,影响探测精度.为解决光学遥感器光机结构热变形测量问题,本文提出了基于数字摄影测量和光纤光栅传感的热变形组合监测方法;建立了具有热解耦功能的光纤光栅布局方法和变形测量模型算法,理论分析了光纤光栅光谱变化与应变、温度的关系,采用实验方法标定光纤光栅应变传感器和温度...     

新型高温压力传感器的设计与性能测试

针对高温恶劣环境下对压力参数的测试需求,以单晶蓝宝石为原材料,对无线无源蓝宝石高温压力传感器进行了设计、工艺加工及性能测试.以压力膜片敏感原理为主要根据,结合不同的信号传输与提取方式,首先对LC谐振式的无线无源蓝宝石高温压力传感器进行了设计,然后通过蓝宝石刻蚀、蓝宝石减薄、直接键合等3个关键工艺实现了蓝宝石密封压力腔的...