CN110631616B - 一种超高温微型光纤efpi应变传感器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种超高温微型光纤EFPI应变传感器，通过采用MEMS工艺制备敏感芯片，与特种光纤装配构成EFPI结构，可有效降低传感器尺寸。同时，针对传统光纤EFPI应变传感器温度、应变交叉敏感问题，该微型光纤EFPI传感器通过引入固体EFPI腔进行温度测量，具备有温度自补偿能力，在使用时无需额外布设温度传感器，大幅简化了应用复杂程度。本发明应变传感器可应用于800℃以上超高温环境、狭窄区域内的接触式应变测量。
Description
技术领域
本发明属于光纤传感领域，尤其涉及一种高温应用的光纤外腔法布里-珀罗干涉型(EFPI)应变传感器。
背景技术
光纤EFPI传感器被广泛应用于压力、应变、振动、温度等参数监测，是光纤传感技术的典型代表产品，在航天、航空、海洋、地质、医疗健康等领域发挥着重要作用。在高温应变测量领域，光纤EFPI应变传感器已逐步展现出显著的应用前景，被视为800℃乃至更高温区应变测量的强有力工具。
对于实际应用中，接触式应变测量目标结构，如发动机涡轮叶片等，常存在待测区域狭小、安装空间有限等问题，对应变传感器尺寸提出了严峻要求，现有的光纤EFPI应变传感器不能满足要求。另一方面，光纤EFPI应变传感器存在温度交叉敏感问题，需额外配备温度传感器，以同步测量传感器温度，增加了系统复杂度。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种超高温微型光纤EFPI应变传感器，该传感器同时具备温度自补偿能力，可有效实现超高温狭小环境下应变参数的准确测量，组成简单，安装便捷。
本发明的技术解决方案是：
一种超高温微型光纤EFPI应变传感器，包括敏感芯片、特种光纤、光纤耦合装置和传输光纤；
敏感芯片采用耐高温材料，通过MEMS工艺制备得到，敏感芯片由芯片基底和芯片盖板键合而成，芯片基底上制备有凹槽，用于放置特种光纤；
特种光纤为耐高温光纤，插入敏感芯片的一端光纤反射端面通过光纤垂直切割、抛光制备得到；
特种光纤另一端通过光纤耦合装置与传输光纤连接；
传输光纤用于在非高温区域进行光信号传输。
所述敏感芯片材料为蓝宝石、SiC或石英，所述特种光纤为蓝宝石光纤或镀金光纤。
所述敏感芯片凹槽中与特种光纤光纤反射端面平行且距离最近的一面为芯片内反射面，敏感芯片外壁与芯片内反射面平行且相近的一面为芯片外反射面；
敏感芯片外反射面与芯片内反射面构成固体EFPI腔，芯片内反射面和特种光纤光纤反射端面之间构成空气EFPI腔。
芯片内反射面与槽底呈垂直关系，且粗糙度<1μm，
所述凹槽尺寸比特种光纤直径大0-1微米。
所述特种光纤能够在敏感芯片凹槽结构内沿轴向自由运动，但不能沿径向活动。
特种光纤光纤反射端面与敏感芯片内反射面平行，距离小于1mm。
光纤EFPI应变传感器在测量对象上进行安装时，安装固定点分别位于敏感芯片和特种光纤上。
一种超高温微型光纤EFPI应变传感器的应变测量方法，包括如下步骤：
步骤一：将超高温微型光纤EFPI应变传感器的敏感芯片和特种光纤固定在测量对象上，两者安装点间距为L，特种光纤光纤反射端面和芯片内反射面间距为d，即空气EFPI腔腔长为d；
步骤二：当测量对象发生应变ε时，特种光纤随安装点沿芯片凹槽发生位移，进而改变空气EFPI腔腔长d，设腔长改变量为Δd，Δd受应变ε和温度T正交影响，记作Δd＝Δd1(ε)+Δd2(T)，其中Δd1(ε)与安装点间距变化量ΔL相等；
步骤三：通过对光纤EFPI传感器反射光信号特征参数进行信号解调，计算出空气EFPI腔腔长d和腔长改变量Δd，进行温度补偿后得到应变导致腔长变化Δd1(ε)，进而得到测量对象应变ε＝ΔL/L。
进行温度补偿后得到应变导致腔长变化Δd1(ε)的方法如下：
敏感芯片外反射面与芯片内反射面构成固体EFPI腔，该固体EFPI腔腔长仅受温度影响，通过对光纤EFPI传感器反射光信号特征参数进行信号解调，获得固体EFPI腔腔长，进而由预先标定或理论计算得到的温度-固体EFPI腔腔长关系，得到温度信息；
在此基础上，由预先标定或理论计算得到的温度-空气EFPI腔腔长关系，得到对应温度下，由温度变化导致的空气EFPI腔长度变化Δd2(T)，根据Δd＝Δd1(ε)+Δd2(T)计算得到Δd1(ε)。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明超高温微型化EFPI传感器通过采用MEMS工艺制备敏感芯片，与特种光纤装配构成EFPI结构，可有效降低传感器尺寸，满足狭小空间测量需求。
(2)针对传统光纤EFPI应变传感器温度、应变交叉敏感问题，本发明微型光纤EFPI传感器通过引入固体EFPI腔进行温度测量，具备温度自补偿能力，在使用时无需额外布设温度传感器，大幅简化了应用复杂程度，可有效实现超高温狭小环境下应变参数的准确测量，组成简单，安装便捷。
(3)本发明光纤EFPI应变传感器仅对轴向应变敏感，而不受光纤垂直方向上载荷干扰，具有很好的方向选择性。同时，由于特种光纤在轴向上未受束缚，使得本发明光纤EFPI应变传感器对被测对象力学参数影响极小，可以准确反映被测对象的真实状态。
附图说明
图1是本发明提供的一种超高温微型化光纤EFPI应变传感器结构示意图；
图2是SiC敏感芯片MEMS制备工艺流程图；
图3是一种典型光纤EFPI应变传感器输出光谱；
图4是对图3所示光谱进行傅里叶变换得到的频率成分，及对应的EFPI腔长关系。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明提出的一种超高温微型化光纤EFPI应变传感器，采用MEMS工艺制备敏感芯片，配合特种光纤构建EFPI结构，可实现超高温环境狭小空间结构应变测量，同时借助敏感芯片内固体EFPI结构，可实现温度同步检测，能够高效、准确获取结构体(被测对象)应变参数。
实施例：
在本实施例中，采用SiC芯片和镀金光纤，构建了如图1所示的超高温微型化光纤EFPI应变传感器。
SiC芯片1依托MEMS技术制备而成，尺寸小于3mm×3mm，厚度仅为约700μm。在SiC芯片基底1-1上，由深刻蚀工艺制备得到的凹槽1-3，用于装配镀金光纤2，凹槽中与镀金光纤2光纤反射端面2-1平行且距离最近的一面为芯片内反射面1-4，芯片内反射面1-4与光纤反射端面2-1共同构成应变敏感EFPI腔(空气EFPI腔)。凹槽1-3尺寸稍大于镀金光纤2芯径，在对镀金光纤2进行径向限位的同时，可以使镀金光纤2在轴向上自由移动。同时，SiC芯片凹槽1-3上表面键合有芯片盖板(SiC同质保护层)1-2，用于防止应变敏感EFPI腔受到污染。
上述结构中，镀金光纤2仅在光纤轴向上具有自由度，因此该应变传感器仅对轴向应变敏感，而不受光纤垂直方向上载荷干扰，具有很好的方向选择性。同时，由于镀金光纤2在轴向上未受束缚，该传感器对被测结构体力学参数影响极小，可以准确反映被测结构体的真实状态。
同时，采用SiC芯片外界面作为芯片外反射端面1-5，与芯片内反射端面1-4共同构成温度敏感EFPI腔(固体EFPI腔)。该固体EFPI腔与待测结构体无应力传递，可近似认为仅受温度作用。当测点温度发生变化时，该固体EFPI腔随之发生热致变形，导致腔长发生变化，通过解调该腔长变化，结合温度-固体EFPI腔腔长关系，即可得到测点处温度信息，进而实现温度补偿。
SiC芯片1基于MEMS工艺制备得到，涉及工艺主要涉及镀膜、光刻、ICP干法刻蚀、PECVD镀膜、热氧化、湿法腐蚀、清水键合、高温退火、机械减薄、化学抛光等十余种工序，如图2所示，制备工艺流程如下：
(a)4H-SiC片标准清洗；
(b)磁控溅射Ni掩膜；
(c)光刻图形化，并湿法腐蚀Ni；
(d)ICP刻蚀碳化硅形成光纤槽；
(e)去掩膜并LPCVD生长SiO2键合层；
(f)SiC-B LPCVD生长SiO2键合层；
(g)亲水键合SiC-A、B，退火后减薄、划片。
应变测量方法如下：
步骤一：将超高温微型光纤EFPI应变传感器的敏感芯片和特种光纤固定在测量对象上，两者安装点间距为L，特种光纤端面和芯片内反射面间距为d，即空气EFPI腔腔长为d；
步骤二：当测量对象发生应变ε时，特种光纤随安装点沿芯片凹槽发生位移，进而改变空气EFPI腔腔长d，设腔长改变量为Δd，Δd受应变ε和温度T正交影响，记作Δd＝Δd1(ε)+Δd2(T)，其中Δd1(ε)与安装点间距变化量ΔL相等；
步骤三：通过对光纤EFPI传感器反射光信号特征参数进行信号解调，即可计算出空气EFPI腔腔长d和腔长改变量Δd，进行温度补偿后得到应变导致腔长变化Δd1(ε)，进而得到测量对象应变ε＝ΔL/L。
进行温度补偿后得到应变导致腔长变化Δd1(ε)的方法如下：
敏感芯片外反射面1-5与芯片内反射面1-4构成固体EFPI腔，该FP腔腔长仅受温度影响，通过对光纤EFPI传感器反射光信号特征参数进行信号解调，获得固体EFPI腔腔长，进而由预先标定或理论计算得到的温度-固体EFPI腔腔长关系，得到温度信息；
在此基础上，由预先标定或理论计算得到的温度-空气EFPI腔腔长关系，得到对应温度下，由温度变化导致的空气EFPI腔长度变化Δd2(T)，根据Δd＝Δd1(ε)+Δd2(T)计算得到Δd1(ε)。
在本实施例中，光纤EFPI应变传感器反射光信号由直流信号和3个不同频率的余弦信号叠加而成，余弦信号频率成分分别对应为空气EFPI腔腔长dA、固体EFPI腔腔长dB和二者之和。当各EFPI腔腔长发生变化时，对应的余弦信号随之发生变化。图3为本实施例中传感器的典型反射光谱。
通过对反射光信号光谱分布进行傅立叶变换，可以有效分离直流信号并将上述3个余弦信号在频谱上进行分离，并分别提取各EFPI腔对应余弦信号周期，从而准确得到对应EFPI腔的光程长度，如图4所示。在此基础上，结合传感器材料折射率，可进而换算得到各EFPI腔长，同步获取温度、应变信息。
本发明通过结合MEMS工艺，制备芯片级应变敏感芯片，并与特种光纤进行有机结合，有效减小光纤应变传感器尺寸。另一方面，本发明通过引入一个额外的固体EFPI腔，用于同步测温，可实现传感器温度、应变同步测量，实现温度自补偿，有效降低了传感器使用时的复杂程度。
本发明未详细说明部分属于本领域公知技术。
Claims (8)
1.一种超高温微型光纤EFPI应变传感器，其特征在于：包括敏感芯片(1)、特种光纤(2)、光纤耦合装置(3)和传输光纤(4)；
敏感芯片(1)采用耐高温材料，通过MEMS工艺制备得到，敏感芯片(1)由芯片基底(1-1)和芯片盖板(1-2)键合而成，芯片基底(1-1)上制备有凹槽(1-3)，用于放置特种光纤(2)；
所述敏感芯片(1)凹槽中与特种光纤(2)光纤反射端面(2-1)平行且距离最近的一面为芯片内反射面(1-4)，敏感芯片(1)外壁与芯片内反射面平行且相近的一面为芯片外反射面(1-5)；
敏感芯片外反射面(1-5)与芯片内反射面(1-4)构成固体EFPI腔，芯片内反射面(1-4)和特种光纤(2)光纤反射端面(2-1)之间构成空气EFPI腔；
特种光纤(2)为耐高温光纤，插入敏感芯片的一端光纤反射端面(2-1)通过光纤垂直切割、抛光制备得到；
特种光纤(2)另一端通过光纤耦合装置(3)与传输光纤(4)连接；
传输光纤(4)用于在非高温区域进行光信号传输。
2.根据权利要求1所述的一种超高温微型光纤EFPI应变传感器，其特征在于：所述敏感芯片(1)材料为蓝宝石、SiC或石英，所述特种光纤(2)为蓝宝石光纤或镀金光纤。
3.根据权利要求1所述的一种超高温微型光纤EFPI应变传感器，其特征在于：芯片内反射面(1-4)与槽底呈垂直关系，且粗糙度<1μm。
4.根据权利要求1所述的一种超高温微型光纤EFPI应变传感器，其特征在于：所述凹槽(1-3)尺寸比特种光纤(2)直径大0-1微米。
5.根据权利要求4所述的一种超高温微型光纤EFPI应变传感器，其特征在于：所述特种光纤(2)能够在敏感芯片凹槽(1-3)内沿轴向自由运动，但不能沿径向活动。
6.根据权利要求5所述的一种超高温微型光纤EFPI应变传感器，其特征在于：特种光纤(2)光纤反射端面(2-1)与芯片内反射面(1-4)平行，距离小于1mm。
7.根据权利要求1所述的一种超高温微型光纤EFPI应变传感器，其特征在于：光纤EFPI应变传感器在测量对象上进行安装时，安装固定点分别位于敏感芯片(1)和特种光纤(2)上。
8.权利要求1所述一种超高温微型光纤EFPI应变传感器的应变测量方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一：将超高温微型光纤EFPI应变传感器的敏感芯片和特种光纤固定在测量对象上，两者安装点间距为L，特种光纤光纤反射端面和芯片内反射面间距为d，即空气EFPI腔腔长为d；
步骤二：当测量对象发生应变ε时，特种光纤随安装点沿芯片凹槽发生位移，进而改变空气EFPI腔腔长d，设腔长改变量为Δd，Δd受应变ε和温度T正交影响，记作Δd＝Δd1(ε)+Δd2(T)，其中Δd1(ε)与安装点间距变化量ΔL相等；
步骤三：通过对光纤EFPI传感器反射光信号特征参数进行信号解调，计算出空气EFPI腔腔长d和腔长改变量Δd，进行温度补偿后得到应变导致腔长变化Δd1(ε)，进而得到测量对象应变ε＝ΔL/L；
进行温度补偿后得到应变导致腔长变化Δd1(ε)的方法如下：
敏感芯片外反射面(1-5)与芯片内反射面(1-4)构成固体EFPI腔，该固体EFPI腔腔长仅受温度影响，通过对光纤EFPI传感器反射光信号特征参数进行信号解调，获得固体EFPI腔腔长，进而由预先标定或理论计算得到的温度-固体EFPI腔腔长关系，得到温度信息；
在此基础上，由预先标定或理论计算得到的温度-空气EFPI腔腔长关系，得到对应温度下，由温度变化导致的空气EFPI腔长度变化Δd2(T)，根据Δd＝Δd1(ε)+Δd2(T)计算得到Δd1(ε)。
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Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5345519A (en) * | 1993-09-07 | 1994-09-06 | Canadian Marconi Company | Temperature-compensated fiber optic external cavity strain sensors and an intensity-based fiber optic sensor system |
| WO2006123068A1 (fr) * | 2005-05-20 | 2006-11-23 | Nanotec Solution | Procede et appareil pour la determination d’un allongement, et capteur d’extensometrie mis en oeuvre pour ce procede |
| CN105136379A (zh) * | 2015-07-17 | 2015-12-09 | 中国电子科技集团公司第四十九研究所 | 一种动态压力传感芯片 |
| CN205300521U (zh) * | 2015-12-07 | 2016-06-08 | 武汉理工光科股份有限公司 | 表面式温度自补偿光纤应变传感器 |
| CN107490395A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-12-19 | 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 | 一种腔长可控的光纤Fabry‑Perot腔构成方法 |
| CN108731840A (zh) * | 2018-05-23 | 2018-11-02 | 北京东方锐择科技有限公司 | 双腔结构的光纤温度与压力传感器及其制备方法 |
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| KR100332833B1 (ko) * | 1999-04-23 | 2002-04-17 | 윤덕용 | 투과형 외인성 패브리-페롯 광섬유 센서와, 이를 이용한 변형률 및 온도 측정방법 |
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| EP2072986B1 (en) * | 2007-12-18 | 2016-08-10 | Services Pétroliers Schlumberger | A pressure measuring device and method |
| US8793102B2 (en) * | 2010-01-12 | 2014-07-29 | Baker Hughes Incorporated | Multi-gap interferometric sensors |
| KR101185508B1 (ko) * | 2011-03-17 | 2012-09-24 | 삼성중공업 주식회사 | 광섬유 센서의 온도 보상 방법 |
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Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5345519A (en) * | 1993-09-07 | 1994-09-06 | Canadian Marconi Company | Temperature-compensated fiber optic external cavity strain sensors and an intensity-based fiber optic sensor system |
| WO2006123068A1 (fr) * | 2005-05-20 | 2006-11-23 | Nanotec Solution | Procede et appareil pour la determination d’un allongement, et capteur d’extensometrie mis en oeuvre pour ce procede |
| CN105136379A (zh) * | 2015-07-17 | 2015-12-09 | 中国电子科技集团公司第四十九研究所 | 一种动态压力传感芯片 |
| CN205300521U (zh) * | 2015-12-07 | 2016-06-08 | 武汉理工光科股份有限公司 | 表面式温度自补偿光纤应变传感器 |
| CN107490395A (zh) * | 2016-12-27 | 2017-12-19 | 中国航空工业集团公司北京长城计量测试技术研究所 | 一种腔长可控的光纤Fabry‑Perot腔构成方法 |
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