尖的分级索引多模纤维合的蓝宝石,用于高温动态应变测量的Fabry-Perot腔

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 光学传感传感器是什么?
• 光纤光学是指光纤的使用.

背景情况:

• 实时动态应变测量对于高温应用,如航空发动机故障诊断至关重要.
• 蓝宝石纤维具有优异的高温耐受性 (高达2050°C),但在法布里-佩罗洞中受到模态干扰,降低了信号可见性.
• 现有的方法难以应对蓝宝石纤维Fabry-Perot传感器中多模式干扰引起的低可见度.

研究的目的:

• 为蓝宝石纤维Fabry-Perot空洞开发一个更高阶模式抑制技术.
• 为了增强空腔干扰信号的对比度,以改善应变测量.
• 在极端高温环境中实现实时动态应变测量.

主要方法:

• 使用一个渐变的分级索引多模纤维 (GIMMF) 将基本模式合到蓝宝石的Fabry-Perot腔中.
• 设计了GIMMF以超过三倍抑制激发的更高阶模式,减少模态干扰.
• 采用三波长激光干扰方法来调节多模式蓝宝石FP传感器中的空腔长度.

主要成果:

• 成功增强了空腔干扰信号的对比度.
• 通过160kHz的采样频率实现了高达1000°C的实时应变测量.
• 证明传感器动态范围为±1000 με,最大误差低于±10%.

结论:

• 开发的高阶模式抑制技术显著改善了蓝宝石纤维法布里-佩罗传感器性能.
• 这种方法可以在极端高温环境中准确和实时进行动态应变测量.
• 增强的传感器适用于诸如航空发动机组件故障诊断等关键应用.