藍寶石光纖黑體腔高溫傳感器的研究.pdf

1、高溫環(huán)境在鋼鐵冶煉、晶體生長、火箭發(fā)射等工業(yè)生產(chǎn)、軍事航天領(lǐng)域十分常見。對高溫的測量通常有熱電偶、紅外輻射測溫等方法。高溫下熱電偶材料物化特性不穩(wěn)定導(dǎo)致其不能長期、連續(xù)地進行溫度測量。而非接觸式的紅外測溫雖然能有較高的測溫上限，但其測量時必須知道熱源的發(fā)射率情況，且易受背景輻射的干擾，測得的僅是熱源表面的亮度溫度。光纖傳感技術(shù)是近些年來的熱點之一，其具有抗電磁干擾、防火防爆、響應(yīng)速度快等優(yōu)點。以耐高溫的藍寶石光纖為基礎(chǔ)的光纖高溫傳感技術(shù)

2、避開了被測熱源的發(fā)射率，不受空間雜散光以及環(huán)境變化的影響，具備光纖傳感的突出優(yōu)勢，能夠勝任高溫場合下的惡劣環(huán)境，適合于長期穩(wěn)定的溫度監(jiān)測。
　　本文詳述了基于藍寶石光纖的黑體腔高溫傳感器的設(shè)計與具體制作的實現(xiàn)。藍寶石光纖黑體腔高溫傳感器基于黑體輻射的基本理論，采用在藍寶石光纖一端通過濺射鍍膜形成的薄膜腔作為感溫媒介，與高溫?zé)嵩粗苯咏佑|，實現(xiàn)溫度量到光輻射信號的傳感。本文采用ANSYS軟件對感溫腔體進行了有限元分析，得到了腔體構(gòu)造的

3、優(yōu)化參數(shù)。同時在實驗室對傳感器進行了實際制作，涉及到感溫腔的濺射工藝的具體實現(xiàn)、藍寶石光纖與石英光纖的耦合以及將光纖探頭封裝保護的方法。文中采用的制作方法和流程易于在實驗室內(nèi)實現(xiàn)，成本較低，具有較好的可實行性。
　　同時文中對制作完成的傳感器進行了高溫試驗，傳感器的輸出光信號有與標準黑體接近的的光譜分布。并測試了其輸出與被測溫度間的關(guān)系，得到了指數(shù)曲線式變化趨勢。證實了傳感器輸出與傳感量之間有良好的對應(yīng)關(guān)系，其具備較好的高溫傳感特