项目名称: 蓝宝石激光晶体高温传感方法研究

项目编号: No.61505152

项目类型: 青年科学基金项目

立项/批准年度: 2016

项目学科: 无线电电子学、电信技术

项目作者: 范典

作者单位: 武汉理工大学

项目金额: 20万元

中文摘要: 高温传感是航空航天、能源工业等领域中亟需的技术,传统技术由于在高温下抗腐蚀能力差,传感器的寿命短、消耗大,蓝宝石光纤高温传感技术由于耐高温、耐腐蚀、稳定性好的优势受到广泛关注,但是信号强度弱,信噪比差的问题限制了它的发展。本项目提出蓝宝石掺杂晶体激光高温传感方法,通过测量被测高温环境中激光晶体发射的激光波长,得到所测高温。用泵浦光激发蓝宝石掺杂晶体产生激光,由于温度会改变激光晶体材料的晶格振动、电子相互作用等微观物理性能,从而影响发射谱线的分布和激光的输出,导致输出激光的波长和温度相关。该方法所测的是激光,将大幅度提高信号强度,与F-P传感器产生的干涉信号和荧光信号相比会大大增加系统信噪比,提高测量精度;其次,得到的波长信号是绝对测量,测量结果受光强波动或黑体辐射噪声的影响小,保证高温区域的测量精度;最后,温度探头将完全由耐高温的晶体材料组成,避免高温对探头结构稳定性的影响,长期可靠性好。

中文关键词: 高温传感;激光晶体;受激发射谱线;激光输出;蓝宝石

英文摘要: High temperature sensing technology is in great demand in aerospace, aircraft and energy industries, traditional technologies have short-service-life and high -consumption sensors for its low corrosion resistance material in high temperature. Since sapphire has advantages of a high temperature resistance, corrosion resistance, good stability, sapphire fiber high temperature sensing technologies received wide attention, but the disadvantages including low SNR and fabrication difficulty limit their development. This project proposed sapphire crystal doped laser temperature sensing method, measuring the laser emission wavelength laser crystal in high temperature environment to get the measured temperature. With the pump light doped sapphire laser crystals is stimulated to generate laser, due to the microscopic physical properties of laser crystal material including lattice vibration, electronic interaction will be changed by temperature, the stimulated-emission line distribution and laser spectrum line will be affected, which causes that the output laser wavelength is related to the temperature. In this method, signal is laser that is greatly stronger than the F-P sensor’s interference signal and fluorescence signal, which will increase the system SNR and improve the measurement accuracy; secondly, since the wavelength signal be absolute measurement, the measuring results will be less affected by intensity fluctuation or black body radiation noise, which will guarantee measure precision in high temperature area; finally, the temperature probe will be entirely composed of high temperature resistance crystal material, which avoid the influence of high temperature on the probe structural stability and has good long-term reliability.

英文关键词: high-temperature sensing;laser crystal;stimulated-emission line;laser output;sapphire

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