张慧君,隋广慧

(航空工业北京长城计量测试技术研究所,北京 100095)

0 引言

近年来,光纤传感技术作为一种新兴的测试手段,受到了国内外研究机构的广泛关注。与传统的电学传感器相比,光纤传感器具有重量轻、体积小、抗电磁干扰能力强等优点,已在航空航天、石油、爆炸等多个领域中显现出独特的优势[1-4]。高温F-P 光纤压力传感器是基于法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)干涉原理的一类光纤传感器[5],其动态响应高、耐温性能好,能够适应恶劣工作环境,可用于航空发动机高温动态压力的测量,为发动机的故障监测提供技术保障[6-7]。

目前,常见的高温F-P 光纤压力传感器多采用高温胶进行封装,虽能够满足耐高温的使用要求,但胶黏剂在高温下产生的热应力较大,且稳定性差,容易对光信号的传输造成影响,进而导致传感器性能降低甚至失效。本文研制了一种基于CO2激光焊接的高温F-P 光纤压力传感器,通过激光热熔的原理将传感器组件粘接在一起,可靠性高、性能良好,能够实现高温压力的准确测量。

1 传感器工作原理

如图1 所示,高温F-P 光纤压力传感器由敏感结构、准直管、光纤三部分组成,其材料主要成分为Si,SiO2,具有良好的耐温特性。其工作原理是:当入射光进入光纤后,光在组成F-P 腔的多个界面上发生反射(分别为R1,R2,R3,R4),反射光之间彼此发生干涉,形成复合F-P 腔的干涉信号[8-9]。当外界压力作用在感压膜片时,膜片产生变形,F-P 腔的腔长随之发生变化,进而引起干涉信号的变化。通过探测干涉信号的变化,可以解调得出外界压力的大小。……