光纤干涉型高温气体压力传感技术研究

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飞行器发动机关键部位的高温和气体压力实时监测是研究飞行器发动机工作状态的一种重要技术手段,可为飞行器发动机提供安全、可靠的技术保障。与电学类传感器相比,光纤类高温气体压力传感器具有尺寸小、高灵敏度、抗电磁干扰、耐腐蚀成本低等优点,它们在飞行器发动机健康监测方面具有巨大潜力。本文主要以飞行器发动机关键部位的健康监测为研究对象,以实现温度和气体压力同时测量为研究目标,以光纤干涉型高温气体压力传感器原理为基础,设计制作了几种干涉型高温气体压力传感器,并通过实际测试,结合理论阐述了光纤干涉型高温气体压力传感器的工作机理。本论文的具体研究内容如下:详细地介绍了光纤高温压力传感器的历史和研究形式。对不同种类的光纤压力传感器进行了重点分析介绍,系统地介绍了基于干涉型的光纤高温气体压力传感器与基于反谐振光波导机制的气体压力传感器等相关内容。对光纤干涉型微腔传感器的制备方法进行了讨论。设计并实验验证了一种紧凑、简单的基于悬芯结构的双法布里珀罗(Fabry-Perot,F-P)干涉型光纤传感器,并首次应用于高温环境下温度和气体压力的同时测量。利用数学表达式推导,对实验结果进行了具体的分析。设计制作的传感器具有制作简单,良好的重复性和稳定性,交叉灵敏度低等特点。同时结合刚玉管对传感器进行了基础的封装,实现了对实际工程应用中的光纤温度和压力测量传感器的探索。在双F-P光纤传感器的基础之上,利用不同类型的光纤材料设计制作了两种基于反谐振机制的光纤传感器,实现一个F-P干涉腔即可对高温环境下温度和气体压力的同时测量,对比了两种不同的传感器,从实验上验证了理论的准确性。本论文针对于光纤干涉型高温气体压力传感器的研究,对飞行器发动机关键部位的健康监测具有重要意义,提供了重要的技术支持。
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