专利名称：：光纤光栅高温高压传感器的制作方法
技术领域：
：本发明属于传^
技术领域：
，具,及到用于对油气井中温度、压力进行检测的采用光纤光栅的高温高压传感器。技术背景光纤光栅传感器可以埋覆在被测物体和材料内部对压强、驢、应力、应变、流速、流量、粘度等诸多物理翻行接收转换成电信号输出的一种器件，其检测原理是由被测体上述物理量的变化而弓胞光纤光栅反射^itlt光谱的波长偏移、相位变化、偏振态变化及强度变化，M解调这些光谱变化而达到对被测物理量的检测目的。由于光纤光栅具有体积小、重量轻、耐腐蚀、抗电磁干扰能力强、易集成、结构简单等许多本质优点，从20世纪70年代问世以来，受到国内外的普遍关注。人们竭力探索光纤光栅在光通信及光传感方面的应用。美国、加拿大、日本和德国有较深Ai也研究和开发应用，在民用建筑工程、医疗、环保皿空测试等领域也有一些应用。目前，国内外对鹏压力检测的研究有很多方法，fiiS合较高压力和温度的适用方法，还未见报道过。清华大学的赵勇等人曾提出利用置于自由弹性圆筒型压力换能器内的悬臂梁结构，实现压力与鹏同雌领啲光纤光栅传感器，这种驢压力传離，结构比较复杂，所检测的温度范围不够高。
发明内容本发明所要解决的技术问题在于克服，光纤光栅传自的缺点，提供一种设计合理、结构简单、灵敏度高、对多参M行动态在线检测的光纤光栅高温高压传感器。—解决上述技术问题所采用的技术方案是在内壁设有压力传感光栅的石英管的左端设置有左石英堵头、右端设置有右石英堵头，左石英堵头上设置有伸入到石英管内的左毛细钢管，右石英堵头上设置剤申入到石英管内的右毛细钢管，右毛细钢管的径向加工有孔，左毛细钢管内设置有与压力传感光栅连接的光纤，右毛细钢管内设置有温度传感光栅和与M传感光栅相连接的光纤，右毛细钢管内的光纤穿出右毛细钢管的径向孔与压力传感光栅的另一端相连接。本发明的St传感光栅的波长为15201570nm，压力传感光栅的波长为15201570nm。本发明的温度传感光栅的波长与压力传感光栅的波长不相同。本发明的压力传感光栅的波长与温度传感光栅的波长之差为4nm。本发明说的压力传感光栅设置在石英管内壁的轴向中点位置。本发明的石英管的壁厚为0.81.5mm。本发明将两根光纤光栅置于石英管内，构，度、压力同咏则量的光纤光栅传感器。经宽带光源照谢后，各光纤光栅传自光纤光栅的中心反針波长分别落在不同的波长区域，当被测物体的压力、皿等发生变化时，引起相应的光纤光栅在各自的波长区域内偏移，通过偏移量最后得到所要检领啲温度和压力。图1是发明一个实施例的结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例对本发明进一步详细说明，但本发明不限于这些实施例。实施例1在图1中，本实施例的光纤光栅高温高压传感器由左毛细钢管l、左石英堵头2、温度传感光栅3、右石英堵头4、右毛细钢管5、光纤6、压力传感光栅7、石英管8联接构成。在石英管8的左端用383胶粘M左石英堵头2、右端用383胶粘,右石英堵头4，本实施例石英管8的壁厚为l咖，左石英堵头2和右石英堵头4的中心位置加工有中心孔，左石英堵头2的中心孔内安^W左毛细钢管1，左毛细钢管1的—端伸入到石英管8内、另一端在石英管8外，左毛细钢管1与石英管8内相联通，左毛细钢管1内安装有光纤6，右石英堵头4的中心孔内安驗右毛细钢管5，右毛细钢管5的一端伸入到石英管8内、另一端在石英管8夕卜，右毛细钢管5的径向加工有孔，右毛细钢管5与石英管8内相联通。在石英管8的内壁上用383胶粘接有压力传感光栅7，压力传感光栅7位于石英管8内壁的轴向中点位置，在右毛细钢管5内用383胶粘^W温度传感光栅3和光纤6，383胶为市场销售的商品，由北京利恩和通信有限公司提供。旨传感光栅3与右毛细钢管5内的光纤6熔接相连，压力传感光栅7的一端与穿出右毛细钢管5径向孔的光纤6^i接，压力传感光栅7的另一端与左毛细钢管1内的光纤6皿相连，左毛细钢管1内的光纤6穿出左毛细钢管1后用383胶将左毛细钢管1的端口封闭，右毛细钢管5内的光纤6穿出右毛细钢管5后用383胶将右毛细钢管5的端口封闭。^传感光栅3和压力传感光栅7为市场上销售的商品，皿传感光栅3和压力传感光栅7由深圳太辰光通信有限公司生产，皿传感光栅3的波长为1552nm，压力传感光栅7的波长为1556nm。温度传感光栅3用于接收将右毛细钢管5传导的，信号转换成光信号经右毛细钢管5内的光纤6输出，压力传感光栅7用于接收压力变化弓l起石英管8发生形变转换成光信号，一路经右毛细钢管5内的光纤6输出输出、另一路经左毛细钢管l内的光纤6输出。由于本发明采用了这种结构的温度传感光栅3接收St信号，采用压力传感光栅7接收压力信号，大大提高了M压力传感器的灵敏度。实施例2在本实施例中，石英管8的壁厚为0.8mm，,传感光栅3的波长为1520ran，压力传感光栅7的波长为1524nm。其它零部件以及零部件的联接关系与实施例1相同。实施例3在本实施例中，石英管8的壁厚为1.5證，皿传感光栅3的波长为1566nm，压力传感光栅7的波长为1570nm。其它零部件以及零部件的麟关系与实施例1相同。为了验证本发明的有益效果，发明A^用本发明实施例1制备光纤光栅高温高压传感器进行实验室研究试验，各种试验情况如下实验仪器宽带光源，型号为ASE"CL-10-021140，由深圳朗光科技有限公司生产；耦合器，型号为WP15500202A1000，由无限;M讯(深圳)有限公司生产；光谱仪，型号为MS9710C，由安立公司生产。1、用本发明检测温度实验将本发明放入温箱内，采用逐步升温法，由室温升至350。C，升温时间间隔为10射中。用光谱仪测得反射峰值波长。对本发明进行多次升温实验，^t测本发明随Mit升高变化的重复性。实验结果见表l。表l本发明的,传感光栅3的赚波长随離升敲化情况<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>由表1可见，每次升温温度传感光栅3的反射峰值波长基本保持稳定。将本发明方iA温箱内，采用逐步降温法，由3S(rc降至室温，降温时间间隔为10分钟。用光谱仪测得反射峰值波长。对本发明进行多次降温实验，检测本发明随皿斷氐变化的重复性。实验结果见表2。表2本发明的aS传感光栅3的^<波长随aS陶氐变化情况<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>由表2可见，每次降温传感光栅3的反射峰值波长基本保持稳定。测试结果表明，本发明多次测试的温度體不超过rC。采用分辨率为0.01nm的光谱仪测徵，传感器3的精度为士rc。对传感t^UiS响应曲线进行直线拟合，拟合方程为y=0.0135x+1547.4其线性度都达到了99%以上。2、用本发明检测压力变化实验将本发明方i(A油压罐中，进行加压实验。油压罐中的压力由0MPa开始升压，每次加压增加2Mpa，逐步升压到40MPa。检测本发明随压力升高变化的重复性。实验结果见表3。表3本发明的压力传感光栅7的反射波长随压力升高变《匕情况<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>由表3可见，本发明的压力传感光栅7.的反射波长随压力变化稳定，每次升压都保持了较好的线性关系。将本发明方J[A油压罐中，进行降压实验，油压罐中的压力由0MPa开始升压，逐步升压到40MPa。由40MPa开始，然后每次降压增加2MPa，逐步降压至OMPa。检测本发明随压力斷氐变化的重复性。实验结果见表4。表4本发明的压力传感光栅7的^#波长随压力陶氏变條<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>由表4可见，本发明的压力传感光栅7反射波长随压力变化稳定，每次降压都保持了较好的线性度。测试结果表明，本发明多次测试的压力皿不超过0.5MPa，本发明测试压力的灵敏度是0.063nm/MPa，对于分辨率0.Olnm的光谱仪，压力传感器的精度为士0.3MPa。对传繊压力响应曲线进行直线拟合，拟合方程为y=-0.0632x+1530.8^线性度达到了99%以上。经过多次重复加压和降压实验，分别对传感器进行040MPa的压力实验，同时在高压40MPa保持7天，没有发现传感器的漏压现象，在实验过程中没有观察到传感器的滞后现象。权利要求1、一种光纤光栅高温高压传感器，其特征在于在内壁设有压力传感光栅(7)的石英管(8)的左端设置有左石英堵头(2)、右端设置有右石英堵头(4)，左石英堵头(2)上设置有伸入到石英管(8)内的左毛细钢管(1)，右石英堵头(4)上设置有伸入到石英管(8)内的右毛细钢管(5)，右毛细钢管(5)的径向加工有孔，左毛细钢管(1)内设置有与压力传感光栅(7)连接的光纤(6)，右毛细钢管(5)内设置有温度传感光栅(3)和与温度传感光栅(3)相连接的光纤(6)，右毛细钢管(5)内的光纤(6)穿出右毛细钢管(5)的径向孔与压力传感光栅(7)的另一端相连接。2、按照权利要求1所述的光纤光栅高温高压传感器，其特征在于所说的温度传感光栅(3)的波长为15201570nm，压力传感光栅(7)的波长为15201570nm。3、按照权利要求1或2所述的光纤光栅高温高压传感器，，征在于所说的温度传感光栅(3)的波长与压力传感光栅(7)的波长不相同。4、按照权利要求2所述的光纤光栅高温高压传感器，其特征在于所说的压力传感光栅(7)的波长与温度传感光栅(3)的波n差为4nm。5、按照权利要求3所述的光纤光栅高温高压传感器，其特征在于所说的压力传感光栅(7)的波长与温度传感光栅(3)的波长之差为4nm。6、按照权利要求1或2或4所述的光纤光栅高温高压传感器，其特征在于所说的压力传感光栅(7)设置在石英管(8)内壁的轴向中点位置。7、按照权利要求3所述的光纤光栅高温高压传感器，，征在于所说的压力传感光栅(7)设置在石英管(8)内壁的轴向中点位置。8、按照权利要求1所述的光纤光栅高温高压传感器，其特征在于所说的石英管(8)的壁厚为0.81.5mm。全文摘要一种光纤光栅高温高压传感器，在内壁设有压力传感光栅的石英管的左端设置有左石英堵头、右端设置有右石英堵头，左石英堵头上设置有伸入到石英管内的左毛细钢管，右石英堵头上设置有伸入到石英管内的右毛细钢管，右毛细钢管的径向加工有孔，左毛细钢管内设置有与压力传感光栅连接的光纤，右毛细钢管内设置有温度传感光栅和与温度传感光栅相连接的光纤，右毛细钢管内的光纤穿出右毛细钢管的径向孔与压力传感光栅的另一端相连接。本发明经宽带光源照射后，各光纤光栅传感器光纤光栅的中心反射波长分别落在不同的波长区域，被测物体的压力、温度等发生变化时，引起相应的光纤光栅在各自的波长区域内偏移，通过偏移量得到所要检测的温度和压力。文档编号G01D5/26GK101216325SQ20081001724公开日2008年7月9日申请日期2008年1月8日优先权日2008年1月8日发明者乔学光,傅海威,晶张,王宏亮,贾振安申请人:西安石油大学