극저온 조건에서 광섬유 광격자 온도 민감 계수 보정

JIN Kai ,  

DING Liyun ,  

GUO Huiyong ,  

CHEN Gangchuan ,  

HU Yong ,  

摘要

극저온 환경에서 광섬유 브래그 격자의 온도 민감 계수 보정 신뢰성 문제를 해결하기 위해, 참조 온도계 프로브와 광섬유 브래그 격자 센서를 자체 설계한 비접촉 액체질소 냉각 방식의 측온 몰드에 밀봉하였으며, 93~293 K의 극저온 환경에서 보정 실험을 수행하였다. 또한, 벌거벗은 격자의 온도 민감 계수와 코팅의 열팽창 계수를 이용하여 본 실험 설계의 신뢰성을 검증하였다. 실험 결과, 참조 온도계의 초기 최대 온도 변화율은 분당 1.8 K로 측온 몰드의 온도 변화율을 효과적으로 저감시켰으며, 참조 온도계와 보정된 격자 간의 온도 일치를 개선하였다. 벌거벗은 격자의 저온 비선형 효과로 인해 온도 민감 계수가 293 K에서는 9.18 pm/K에서 93 K에서는 2.19 pm/K로 감소하였다. 상온에서 유기 개질 세라믹 재료의 열팽창 계수는 3.7×10⁻⁶ K⁻¹이며, 단면 두께 50 μm의 유기 개질 세라믹 코팅의 온도 민감 계수는 4.43 pm/K, 93 K에서 코팅 격자의 온도 민감 계수는 7.17 pm/K로 측정되어 측온 격자의 온도 민감 계수와 선형도가 크게 향상되었다.

关键词

광섬유 센서; 광섬유 브래그 격자; 유기 개질 세라믹 코팅; 극저온; 온도 보정; 온도 민감 계수

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