具有高灵敏度和广泛测量范围的高温折射率传感器,基于光纤开放的Fabry-Pérot干扰仪

科学领域:

• 光学传感技术的技术.
• 光纤仪器仪器仪表仪器仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪器仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表仪表
• 材料科学是一种材料科学.

背景情况:

• 工业过程需要精确的实时监测折射率 (RI).
• 现有的传感器往往缺乏适用于恶劣环境的高温耐受性和灵敏度.
• 开放式纤维法布里-佩罗干扰仪 (FPI) 传感器提供了提高性能的潜力.

研究的目的:

• 开发和描述一种耐高温气体RI传感器.
• 为了调查传感器的灵敏度,测量范围和温度交叉灵敏度.
• 通过使用集成纤维布拉格格来实现同时的RI和温度测量.

主要方法:

• 使用空心纤维 (HCFs) 制造开放光纤FPI传感器,并进行偏移融合拼接.
• 利用气体扩散进入FPI腔,改变RI和光路差 (OPD).
• 采用快速里叶变换 (FFT) 过和最小平均平方误差 (LMSE) 算法进行RI分析.
• 集成纤维布拉格格子 (FBG) 进行同时温度和RI检测.

主要成果:

• 在RI范围1.00027-1.03782.2内,达到气体RI灵敏度为1972.24μm/RIU.
• 在高达800°C的温度下,已证明的超低RI-温度交叉灵敏度为3.78 × 10-7 RIU/°C.
• 发现RI的灵敏度与FPI腔长成正比.

结论:

• 拟议的开放光纤FPI传感器具有高温耐受性,高灵敏度和广泛的测量范围.
• 集成的FBG允许同时测量温度和RI,补偿热误差.
• 该传感器显示出在苛刻的工业环境中应用的巨大潜力.