[发明专利]一种高温光纤布拉格光栅温度传感器及制作方法

权利要求书

1.一种高温光纤布拉格光栅温度传感器，其特征在于：包括螺纹筒(1)、金属钢管(2)、再生光纤光栅(3)、硅灰(4)、刚玉陶瓷饼(5)、单模光纤(6)以及螺纹帽(8)；所述刚玉陶瓷饼(5)为内部为空腔的圆柱体，所述螺纹筒(1)固定设置在刚玉陶瓷饼(5)的圆周壁上，所述金属钢管(2)两端设置有螺纹，一端封口的、另一端为开口的，封口的一端与螺纹筒(1)螺纹连接，开口的一端自刚玉陶瓷饼(5)的中心的穿出并与螺纹帽(8)螺纹连接；螺纹帽(8)的冒顶设置有通孔；所述单模光纤(6)的一端与金属钢管(2)的封口端内端面固定连接，另一端自螺纹帽(8)的通孔伸出，处于金属钢管(2)内的单模光纤(6)的中间段为再生光纤光栅(3)；所述刚玉陶瓷饼(5)的上方设置有一注灰孔，所述注灰孔用于向刚玉陶瓷饼(5)的内腔注入硅灰(4)。

2.根据权利要求1所述的一种高温光纤布拉格光栅温度传感器，其特征在于：所述金属钢管(2)的中心处设置有V型结构槽，再生光纤光栅(3)和单模光纤(6)位于V型结构槽内。

3.根据权利要求1所述的一种高温光纤布拉格光栅温度传感器，其特征在于：自螺纹帽(8)伸出的单模光纤(6)留有尾纤(9)。

4.根据权利要求1所述的一种高温光纤布拉格光栅温度传感器，其特征在于：所述螺纹筒(1)与金属钢管(2)、金属钢管(2)与螺纹帽(8)、金属钢管(2)与刚玉陶瓷饼(5)之间都是密封连接。

5.一种高温光纤布拉格光栅温度传感器的制作方法，其特征在于：将所述单模光纤(6)涂覆层全部剥去，在真空状态下，V型槽结构的金属钢管(2)卡住单模光纤(6)，通过高温胶将单模光纤(6)的一端固定在金属钢管(2)的封口端的内端面上；将金属钢管(2)的封口端拧入焊接在刚玉陶瓷饼(5)圆周壁上的螺纹筒(1)内，另一端为开口端，开口端延伸出刚玉陶瓷饼(5)，用带通孔的螺纹帽(8)卡紧；单模光纤(6)的另一端从螺纹帽(8)的通孔中伸出，用高温胶将通孔密封，再用密封环(7)和高温胶将刚玉陶瓷饼(5)与金属钢管(2)接触区外表面密封，最后往刚玉陶瓷饼(5)上方开设的注灰孔注入硅灰(4)，将刚玉陶瓷饼(5)的空腔注满硅灰(4)后，使用铁片和高温胶密封，得到权利要求2-4任意所述的温度传感器。

6.根据权利要求5所述的一种高温光纤布拉格光栅温度传感器的制作方法，其特征在于：所述再生光纤光栅(3)的制备方法为：

在室温下，将普通的单模光纤(6)放入压力罐，在10-14bar的压力下载氢4-7天；

使用248或193nm准分子激光器，以相位掩膜法在经过载氢处理的单模光纤(6)上刻写I型光纤光栅；

将刻写好的I型光纤光栅放入充满氩气的管式炉内，以10-30℃/min的升温速率从室温升至600-800℃进行预退火，完成后在管式炉内自然冷却至室温，得到首次高温退火的种子光栅；

将首次高温退火的种子光栅放入充满氩气的管式炉内，以40-60℃/min的升温速率从室温升至900℃，再以3-7℃/min的速率从900℃升温至1000℃，并在1000℃保温80-120分钟，保温过程中出现稳定的再生光纤光栅，保温结束后即从管式炉中拿出放入冰水中快速冷却，得到再生光纤光栅。

7.根据权利要求5所述的一种高温光纤布拉格光栅温度传感器的制作方法，其特征在于：所述刚玉陶瓷饼(5)通过AL-SIO₂法制备，具体制备方法为：将Al金属和SiO₂粉体混合均匀后，在氩气条件下进行反应，反应温度为1500℃，反应时间为2～4h，制备得到氧化铝陶瓷，再通过机械式压机法成型得到刚玉陶瓷饼(5)，最后，在刚玉陶瓷饼(5)上方再设置一个直径为1cm的注灰孔。