藍(lán)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(zhǎng)、火箭發(fā)射等工業(yè)生產(chǎn)、軍事航天領(lǐng)域十分常見(jiàn)。對(duì)高溫的測(cè)量通常有熱電偶、紅外輻射測(cè)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(zhǎng)期、連續(xù)地進(jìn)行溫度測(cè)量。而非接觸式的紅外測(cè)溫雖然能有較高的測(cè)溫上限，但其測(cè)量時(shí)必須知道熱源的發(fā)射率情況，且易受背景輻射的干擾，測(cè)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(lái)的熱點(diǎn)之一，其具有抗電磁干擾、防火防爆、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。以耐高溫的藍(lán)寶石光纖為基礎(chǔ)的光纖高溫傳感技術(shù)

2、避開(kāi)了被測(cè)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(shì)，能夠勝任高溫場(chǎng)合下的惡劣環(huán)境，適合于長(zhǎng)期穩(wěn)定的溫度監(jiān)測(cè)。
　　本文詳述了基于藍(lán)寶石光纖的黑體腔高溫傳感器的設(shè)計(jì)與具體制作的實(shí)現(xiàn)。藍(lán)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(lán)寶石光纖一端通過(guò)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(shí)現(xiàn)溫度量到光輻射信號(hào)的傳感。本文采用ANSYS軟件對(duì)感溫腔體進(jìn)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(shí)在實(shí)驗(yàn)室對(duì)傳感器進(jìn)行了實(shí)際制作，涉及到感溫腔的濺射工藝的具體實(shí)現(xiàn)、藍(lán)寶石光纖與石英光纖的耦合以及將光纖探頭封裝保護(hù)的方法。文中采用的制作方法和流程易于在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)實(shí)現(xiàn)，成本較低，具有較好的可實(shí)行性。
　　同時(shí)文中對(duì)制作完成的傳感器進(jìn)行了高溫試驗(yàn)，傳感器的輸出光信號(hào)有與標(biāo)準(zhǔn)黑體接近的的光譜分布。并測(cè)試了其輸出與被測(cè)溫度間的關(guān)系，得到了指數(shù)曲線(xiàn)式變化趨勢(shì)。證實(shí)了傳感器輸出與傳感量之間有良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，其具備較好的高溫傳感特