[发明专利]一种光纤光栅温度传感器、阵列及其成阵方法

说明书

本申请提供了一种光纤光栅温度传感器、光纤光栅温度传感器阵列及其成阵方法，利用光纤光栅作为敏感元件，采用毛细石英玻璃管和内保护管封装保护光纤光栅，同时利用先标定后成阵的工艺，解决了光纤温度传感器阵列在悬挂放置中出现的应变问题和实验室标定与现场应用情况不吻合的问题，对云室等需测量垂直方向温度剖面的环境具有较好的应用前景。利用外保护管的内外螺纹连接的方式实现对传感器阵列的保护，可通过调节外保护管的长度和数量实现不同数量传感器的成阵工艺，完成云室温度剖面的测量。

技术领域

本发明涉及光纤光栅温度传感器技术领域，尤其是涉及一种光纤光栅温度传感器、阵列及其成阵方法。

背景技术

作为云雾条件下模拟物理实验的低温设备，云室一直是物理实验特别是高能物理研究领域的反应装置，而温度对云室而言是至关重要的参数。云室工作空间的特性导致其垂直方向上存在较大的温度梯度，高能物理反应开始前和反应过程中需要对温度进行实时有效的监测，云室内充斥的高能粒子限制了其温度测量的设备，光纤类温度传感器以其不受电磁干扰等优势成为该领域的有效探测装置。

光纤类传感器中，基于光纤光栅的传感器是一种很常见的器件，其中I类光纤光栅的制作采用紫外光对载氢处理后的光纤进行刻写完成，光纤光栅是一种理想的滤波元件，经过光纤光栅返回的光信号一般只含特定波长的光，这个波长即为光纤光栅的中心波长。当外界温度发生变化时，光纤光栅的中心波长能及时做出反馈，当温度升高时，波长向长波方向移动，普通光栅的波长温度系数为10pm/℃。当前，光纤光栅温度传感器已被广泛应用于海洋、石油、地下空间等多种领域进行温度测量。

在云室温度剖面的测量中，光纤光栅温度传感器有明显的优势，如不受电磁干扰、响应迅速等。一般的，光纤光栅温度传感器在现场实际应用前都会进行温度的标定，标定过程一般水平放置在温度恒定的烘箱或油槽等装置中进行，这样的标定结果原则上只适用于水平放置使用的环境，但云室由于高度一般超过10米，光纤光栅温度传感器都是悬挂放置的，加之光纤光栅温度传感器经过一定的封装工艺会使得自重加大，最顶端的光纤光栅会受到很大程度的拉伸造成应变，而应变也会使光纤光栅的中心波长发生移动，势必会对温度的解调造成影响，严重影响光纤光栅温度传感器在云室等垂直环境中的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光纤光栅温度传感器。本发明的另一目的在于提供一种光纤光栅温度传感器阵列。本发明的另外一个目的是提供一种光纤光栅温度传感器阵列的成阵方法。

为解决上述的技术问题，本发明提供的技术方案为：

一种光纤光栅温度传感器，所述光纤光栅温度传感器包括单模光纤、毛细石英玻璃管以及内保护管；

所述单模光纤上设置有光纤光栅；

所述单模光纤从所述毛细石英玻璃管中穿过，所述单模光纤上的光纤光栅位于所述毛细石英玻璃管中；

所述内保护管套设包裹着所述毛细石英玻璃管；

所述单模光纤的长度两端分别从所述毛细石英玻璃管的轴向两端露出，所述单模光纤的长度两端分别从所述内保护管的轴向两端露出；

所述毛细石英玻璃管的顶管口中充填有密封胶以用于将所述单模光纤通过密封胶胶粘固定在所述毛细石英玻璃管的顶管口处，所述毛细石英玻璃管的底管口中充填有密封胶以用于将所述单模光纤通过密封胶胶粘固定在所述毛细石英玻璃管的底管口处；

所述内保护管的顶管口中充填有密封胶以用于将所述单模光纤通过密封胶胶粘固定在所述内保护管的顶管口处以及将内保护管的顶管口与所述毛细石英玻璃管的顶管口胶粘连接，所述内保护管的底管口中充填有密封胶以用于将所述单模光纤通过密封胶胶粘固定在所述内保护管的底管口处以及将内保护管的底管口与所述毛细石英玻璃管的底管口胶粘连接。

优选的，所述单模光纤为单模通讯光纤G652.D。

优选的，所述密封胶为环氧树脂胶。