外腔式光纤Fabry-Perot干涉高温应变传感器研究

"外腔式光纤Fabry-Perot干涉型高温应变传感器是基于光纤技术的一种新型传感器，适用于高温环境下的应变测量。该传感器由两段切割平整的单模光纤与一段空心光纤熔接构成，具有结构紧凑、工艺简单、成本低廉以及在高温环境下稳定工作的特点。在1000℃以下，传感器表现出良好的稳定性和高灵敏度，其腔长变化灵敏度为0.17nm/με，应变测量灵敏度可达±1με，线性度高达0.99998。关键词包括EFPI干涉仪、高温传感、应变测量和光纤白光干涉测量技术。" 本文详细介绍了外腔式光纤Fabry-Perot干涉型（EFPI）高温应变传感器的设计原理和性能特点。Fabry-Perot干涉仪是一种利用光在两个反射镜间多次反射形成的干涉效应来测量物理量的设备。在本传感器中，外腔由两段单模光纤与一段空心光纤组成，空心光纤在高温下起到了保护作用，使得传感器能够在高温环境中稳定工作。 传感器的工作机制主要依赖于光纤中的光波长变化。当外部应变作用于传感器时，空心光纤的长度会发生微小变化，导致腔内光程差的改变，进而引起干涉光强的变化。这种变化可以通过检测干涉光谱来精确测量，从而获得应变信息。实验结果显示，该传感器在1000℃以下的高温环境中仍能保持良好的工作状态，其腔长对微小应变的敏感度为0.17纳米每微应变（nm/με），对应变的测量灵敏度可达到±1με，这表明其具有极高的分辨率。 此外，传感器的线性度高达0.99998，意味着其输出与输入之间的关系几乎呈完美的线性，这对于实际应用中的数据解析和误差控制极为有利。由于采用的是光纤技术，传感器具有抗电磁干扰、体积小、重量轻等优点，且由于结构简单，制造成本相对较低，使得它成为一种理想的高温应变测量工具。 关键词中的“EFPI干涉仪”指的是本文的核心技术，即外腔式光纤Fabry-Perot干涉器，它是实现高精度应变测量的关键组件。“高温传感”则强调了该传感器的应用领域，即在高温环境下的监测和测量。“应变测量”表示传感器的主要功能，即通过感知物体形变来获取力学信息。“光纤白光干涉测量技术”是指利用宽带光源进行干涉测量的技术，能够提供宽范围的光谱信息，提高测量精度。 外腔式光纤Fabry-Perot干涉型高温应变传感器是一种创新的高温测量解决方案，它结合了光纤技术的优越性能和高温稳定性，对于高温环境下的结构健康监测、材料性能测试以及工业过程控制等领域具有重要的应用价值。