本發(fā)明涉及光纖光柵傳感器領(lǐng)域，尤其是一種耐高溫光纖光柵傳感器。

背景技術(shù)：

普通光纖光柵的溫度靈敏度較低，1550nm波段的裸光柵的靈敏度系數(shù)僅10pm/°C，并且當(dāng)測量溫度較高時，光纖光柵的中心波長與溫度變化量呈現(xiàn)非線性關(guān)系，無法滿足高精度測溫需求，而現(xiàn)在設(shè)計得光纖光柵傳感器沒有很好的耐溫性，不能在一定高溫下使用。 光纖光柵傳感器還容易受應(yīng)力的影響，在應(yīng)力作用下，光纖光柵的中心波長會發(fā)生漂移，給溫度測量帶來誤差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的發(fā)明目的在于：針對上述存在的問題，提供一種受應(yīng)力影響較小，并且具有很好的耐高溫性的光纖光柵傳感器。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

本發(fā)明一種耐高溫光纖光柵傳感器，包括光纖，所述光纖包括纖芯、包層和涂覆層；所述纖芯上寫入光柵；所述光纖光柵封裝在細(xì)鋼管中，所述細(xì)鋼管兩端采用聚合膠進(jìn)行密封，細(xì)鋼管兩側(cè)套有螺絲管帽，所述螺絲管帽中心設(shè)置有小孔，用于光柵兩端的光纖通過；所述傳感器的光纖尾纖設(shè)置有松套管，松套管外部設(shè)置有聚四氟乙烯套管。

本發(fā)明一種耐高溫光纖光柵傳感器，所述涂覆層為雙涂層，內(nèi)層為無粗化化學(xué)鍍鎳層，外層為雜化涂層。

本發(fā)明一種耐高溫光纖光柵傳感器，所述雙涂層的制備方法為：

步驟1：將傳感器埋入復(fù)合材料中的部分浸泡于丙酮中后取出，浸泡部分的涂層會自動脫落，除去脫落的涂層，瞭干備用；

步驟2：將剝?nèi)ネ繉舆M(jìn)行無粗化化學(xué)鍍鎳操作；

步驟3：鍍鎳后晾干，使用光纖涂覆機(jī)進(jìn)行二次涂覆，涂料為雜化涂層。

本發(fā)明一種耐高溫光纖光柵傳感器，所述無粗化化學(xué)鍍鎳操作為：將裸光纖放入45攝氏度20%濃度的NAOH溶液中浸泡20min；放入55攝氏度下的去離子水中浸泡10min；放入鹽基膠體鈀中浸泡10min；放入20%濃度的NAOH溶液中浸泡6s；放入80攝氏度的鍍液中浸泡15min進(jìn)行化學(xué)鍍鎳。

以上方法，為了使鍍層與光柵有良好的附著力，傳統(tǒng)化學(xué)鍍鎳之前需要對光柵表面進(jìn)行粗化，而粗化會使光柵受損，影響光柵的傳感性能，本發(fā)明中的方法不需要粗化，就具有很好的附著力，從而不影響光柵的穿感性。

本發(fā)明一種耐高溫光纖光柵傳感器，所述鍍液按質(zhì)量分?jǐn)?shù)的原料組成：30份硫酸鎳，30份次亞磷酸鈉,10份的乳酸，20份的硼酸，1份的氟化鈉，0.5份的聚乙二醇。

以上組份中，硫酸鎳作為主鹽，提供鎳離子；次亞磷酸鈉作為還原劑，可以將主鹽中的鎳離子還原成金屬鎳，沉積在光柵表面；乳酸作為絡(luò)合劑，具有與鎳離子進(jìn)行絡(luò)合降低游離鎳離子的濃度，提高鍍液的穩(wěn)定性；硼酸作為緩沖劑，主要維持鍍液的PH值，防止化學(xué)鍍鎳時產(chǎn)生的氫引起溶液的PH值下降；氟化鈉的作用是利用其對活性中心的吸附特性，對活性晶核進(jìn)行掩蔽，防止鍍液自分解；聚乙二醇可提高表面潤濕性，有利于氫氣從鍍層表面脫離，減少鍍層針孔，提高鍍層的耐腐蝕性。

本發(fā)明一種耐高溫光纖光柵傳感器，所述雜化涂層的制備方法：將質(zhì)量比為2:1的聚氨酯丙烯酸酯和環(huán)氧丙烯酸酯，質(zhì)量比為3:2的活性稀釋劑三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和二縮三丙二醇二丙烯酯，以及光引發(fā)劑369和1700進(jìn)行攪拌20min，直到樹脂體系變成乳白色；滴加二氧化硅凝膠，繼續(xù)攪拌，直到溶液變成透明；將得到的溶液在100攝氏度下干燥，去除水分和乙醇分子，用真空泵抽真空去除氣泡，用超聲儀在90Hz下超聲22min；在紫光下照射5min固化。

以上方法，質(zhì)量比為2:1的聚氨酯丙烯酸酯和環(huán)氧丙烯酸酯表現(xiàn)出很好的熱穩(wěn)定性，再加入活性稀釋劑和光引發(fā)劑進(jìn)行攪拌，加入二氧化硅凝膠，并在超聲作用下形成具有耐高溫性的涂料。

本發(fā)明一種耐高溫光纖光柵傳感器，所述細(xì)鋼管的內(nèi)徑為3mm，管壁厚度為0.6mm，長度為48mm，所述松套管的直徑為1.0mm。

本發(fā)明一種耐高溫光纖光柵傳感器，所述光纖上的光柵的寫入方法：由藍(lán)寶石飛秒激光器產(chǎn)生飛秒激光脈沖，通過光路導(dǎo)入顯微鏡系統(tǒng)；通過顯微鏡聚焦到光纖中，位置聚焦對準(zhǔn)，通過激光開關(guān)控制每個點(diǎn)的寫入，并通過光譜儀實(shí)時監(jiān)控光柵的刻寫。

以上寫入方法，克服了傳統(tǒng)寫入方法中的問題，傳統(tǒng)光柵寫入方法是在裸光纖上刻寫，然后涂覆涂抹層，這種工藝復(fù)雜，成本高，所得的光柵在高溫下不穩(wěn)定，很容易被擦除，失去傳感功能，而本發(fā)明的寫入方法，能夠透過涂覆層直接寫入，工藝簡單，并且涂覆層的耐高溫分子對飛秒激光脈沖的光學(xué)吸收作用和消融作用較弱，有很強(qiáng)的抗高溫性。

綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明的有益效果是：與現(xiàn)有的光纖光柵傳感器相比，本發(fā)明傳感器的結(jié)構(gòu)將光纖光柵封裝在細(xì)鋼管中，能夠避免光纖光柵受外部應(yīng)力的影響，同時設(shè)置的雙涂層，能夠最大限度的提高傳感器的抗溫性，從而使光纖光柵能夠在高溫下使用，具有耐高溫性。

附圖說明

本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是本發(fā)明光纖光柵結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中標(biāo)記：1為纖芯，2為包層，3為涂覆層，4為光柵。

圖2是本發(fā)明耐高溫光纖光柵傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中標(biāo)記：5為細(xì)鋼管，6為螺絲管帽，7為光纖。

具體實(shí)施方式

本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。

本說明書（包括任何附加權(quán)利要求、摘要）中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。

如圖1 ，本發(fā)明一種耐高溫光纖光柵傳感器，包括光纖7，所述光纖包括纖芯1、包層2和涂覆層3；所述纖芯上寫入光柵4；所述光纖光柵封裝在細(xì)鋼管5中，所述細(xì)鋼管5兩端采用聚合膠進(jìn)行密封，細(xì)鋼管5兩側(cè)套有螺絲管帽6，所述螺絲管帽6中心設(shè)置有小孔，用于光柵4兩端的光纖7通過；所述傳感器的光纖7尾纖設(shè)置有松套管，松套管外部設(shè)置有聚四氟乙烯套管。

本發(fā)明一種耐高溫光纖光柵傳感器，所述涂覆層3為雙涂層，內(nèi)層為無粗化化學(xué)鍍鎳層，外層為雜化涂層。

本發(fā)明一種耐高溫光纖光柵傳感器，所述雙涂層的制備方法為：

步驟1：將傳感器埋入復(fù)合材料中的部分浸泡于丙酮中后取出，浸泡部分的涂層會自動脫落，除去脫落的涂層，瞭干備用；

步驟2：將剝?nèi)ネ繉舆M(jìn)行無粗化化學(xué)鍍鎳操作；

步驟3：鍍鎳后晾干，使用光纖涂覆機(jī)進(jìn)行二次涂覆，涂料為雜化涂層。

本發(fā)明一種耐高溫光纖光柵傳感器，所述無粗化化學(xué)鍍鎳操作為：將裸光纖放入45攝氏度20%濃度的NAOH溶液中浸泡20min；放入55攝氏度下的去離子水中浸泡10min；放入鹽基膠體鈀中浸泡10min；放入20%濃度的NAOH溶液中浸泡6s；放入80攝氏度的鍍液中浸泡15min進(jìn)行化學(xué)鍍鎳。

本發(fā)明一種耐高溫光纖光柵傳感器，所述鍍液按質(zhì)量分?jǐn)?shù)的原料組成：30份硫酸鎳，30份次亞磷酸鈉,10份的乳酸，20份的硼酸，1份的氟化鈉，0.5份的聚乙二醇。

本發(fā)明一種耐高溫光纖光柵傳感器，所述雜化涂層的制備方法：將質(zhì)量比為2:1的聚氨酯丙烯酸酯和環(huán)氧丙烯酸酯，質(zhì)量比為3:2的活性稀釋劑三羥甲基丙烷三丙烯酸酯和二縮三丙二醇二丙烯酯，以及光引發(fā)劑369和1700進(jìn)行攪拌20min，直到樹脂體系變成乳白色；滴加二氧化硅凝膠，繼續(xù)攪拌，直到溶液變成透明；將得到的溶液在100攝氏度下干燥，去除水分和乙醇分子，用真空泵抽真空去除氣泡，用超聲儀在90Hz下超聲22min；在紫光下照射5min固化。

本發(fā)明一種耐高溫光纖光柵傳感器，所述細(xì)鋼管5的內(nèi)徑為3mm，管壁厚度為0.6mm，長度為48mm；所述松套管的直徑為1.0mm。

本發(fā)明一種耐高溫光纖光柵傳感器，所述光纖上的光柵的寫入方法：由藍(lán)寶石飛秒激光器產(chǎn)生飛秒激光脈沖，通過光路導(dǎo)入顯微鏡系統(tǒng)；通過顯微鏡聚焦到光纖中，位置聚焦對準(zhǔn)，通過激光開關(guān)控制每個點(diǎn)的寫入，并通過光譜儀實(shí)時監(jiān)控光柵的刻寫。

本發(fā)明并不局限于前述的具體實(shí)施方式。本發(fā)明擴(kuò)展到任何在本說明書中披露的新特征或任何新的組合，以及披露的任一新的方法或過程的步驟或任何新的組合。