Calibração do coeficiente de sensibilidade térmica da rede de fibra óptica sob condições ultrabaixas de temperatura

JIN Kai ,  

DING Liyun ,  

GUO Huiyong ,  

CHEN Gangchuan ,  

HU Yong ,  

摘要

Para resolver o problema da confiabilidade na calibração do coeficiente de sensibilidade térmica da rede de Bragg em fibras ópticas em ambientes de temperatura ultrabaixa, a sonda do termômetro de referência e o sensor da rede de Bragg de fibra óptica foram encapsulados em um molde de medição de temperatura com sistema de resfriamento por nitrogênio líquido não contato, projetado autonomamente. Foram realizados experimentos de calibração em um ambiente ultrabaixo entre 93 e 293 K, utilizando o coeficiente de sensibilidade térmica da rede nua e o coeficiente de expansão térmica do revestimento para verificar a confiabilidade do design experimental. Os resultados experimentais mostraram que a taxa máxima inicial de variação de temperatura do termômetro de referência foi de 1,8 K/min, reduzindo efetivamente a taxa de variação de temperatura do molde de medição e melhorando a consistência de temperatura entre o termômetro de referência e a rede calibrada. O efeito não linear em baixa temperatura da rede nua fez com que seu coeficiente de sensibilidade térmica diminuísse de 9,18 pm/K a 293 K para 2,19 pm/K a 93 K. O coeficiente de expansão térmica do material cerâmico organicamente modificado à temperatura ambiente é 3,7×10⁻⁶ K⁻¹, o coeficiente de sensibilidade térmica do revestimento cerâmico organicamente modificado com espessura unilateral de 50 μm é 4,43 pm/K, e o coeficiente de sensibilidade térmica da rede revestida a 93 K é 7,17 pm/K, melhorando significativamente o coeficiente de sensibilidade térmica e a linearidade da rede de medição.

关键词

sensores de fibra óptica; rede de Bragg em fibra óptica; revestimento cerâmico organicamente modificado; ultrabaixa temperatura; calibração de temperatura; coeficiente de sensibilidade térmica

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