高溫光纖壓力傳感器的制作及其特性研究.pdf

1、高溫壓力測試是許多重要領(lǐng)域(如能源領(lǐng)域中的石油開采測井等)急需的關(guān)鍵技術(shù)之一,也是測試技術(shù)領(lǐng)域長期存在的難題。
　　針對高溫壓力的測試難題,本文提出了一種采用157nm深紫外激光加工制作微腔來實(shí)現(xiàn)高溫壓力精密測試的思路,研究的主要內(nèi)容及取得的成果介紹如下:
　　(1)首先設(shè)計(jì)一種光纖法珀級(jí)聯(lián)雙腔結(jié)構(gòu)的壓力傳感器,可為高溫壓力雙參數(shù)的測量提供一種可行方案。該傳感器結(jié)構(gòu)制作是基于157nm激光微加工技術(shù)制作出壓力傳感結(jié)構(gòu),然后完

2、成了對傳感器的溫度、壓力等參數(shù)特性的理論分析及實(shí)驗(yàn)探究,最后成功證實(shí)該傳感器可實(shí)現(xiàn)溫度壓力同時(shí)測量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明傳感器在常溫至400℃范圍內(nèi),傳感器的光程差變化與外界施加的壓力呈高度線性相關(guān),且該傳感器在高溫條件下工作時(shí)表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性,可望成為高溫壓力測試的一種有效途徑。
　　(2)利用光子晶體光纖為純石英結(jié)構(gòu)這一優(yōu)勢,本課題在光子晶體光纖上設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)新穎的光纖法珀壓力傳感器。該傳感器結(jié)構(gòu)的制作同樣基于157nm激光微加工

3、技術(shù)實(shí)現(xiàn),然后在實(shí)驗(yàn)測試過程中完成了對傳感器的溫度、壓力等特性的測量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明傳感器在常溫至700℃范圍內(nèi),傳感器的光譜波長位移與壓力有良好的線性關(guān)系,能在高溫環(huán)境中持續(xù)工作,此外實(shí)驗(yàn)結(jié)果也揭示了該類微腔結(jié)構(gòu)具有隨溫度變化的自補(bǔ)償機(jī)制(即傳感器法珀腔腔長在溫度變化過程中能保持相對穩(wěn)定,具有天然的熱不敏感性),從而證實(shí)該傳感器能在高溫壓力精密測試中很好地克服溫漂難題。
　　本文設(shè)計(jì)了兩種不同材料的光纖法珀壓力傳感器,主要在傳感器