鋼鐵連續(xù)鑄造過程中如何實現(xiàn)在線高溫溫度監(jiān)測

一、光纖傳感器和光纖Bragg光柵(FBG)傳感器

1、光纖Bragg光柵 （FBG）技術優(yōu)勢

2、另一類光纖傳感系統(tǒng)

纖芯內“無“光柵 ：OTDR

光時域反射法 ：OFDR

光頻域反射法 ：DTS

分布式溫度傳感

激光脈沖引入光纖形成一維光學“雷達”，利用纖芯內任何一點的Raman散射/ Rayleigh 散射/ Bouillouin散射獲得該點處的溫度和應變等動態(tài)信息，更密集的連續(xù)分布式傳感，但取樣速率較低，硬件昂貴。

二、飛秒激光逐點直寫FBG(fsFBG)傳感器及其優(yōu)勢

1、光纖傳感應用領域的挑戰(zhàn)

(1). 核電站，反應堆，散列中子源，核廢料存儲裝置 (高溫，強輻射)

(2). 科學高級光源，同步輻射光源，自由電子激光器 (meV到MeV的電磁輻射)

(3). 燃氣輪機，汽輪機，航發(fā)，煤炭氣液化(高溫，高壓，反應性腐蝕氣體)

(4). 石油勘產(高溫，高壓，高濃度氫氣，水汽)

(5). 航空航天航海高級智能結構 (植入，高溫焊接)

(6). 高電壓大電流環(huán)境下傳感 (絕緣，可靠性要求)

(7). 微波和激光消融手術 (高功率瞬時溫度沖擊)

(8). 手術機器人的體內力學傳感

2、常規(guī)光纖Bragg光柵（FBG）技術缺陷

(1). 非永久光柵，長時穩(wěn)定工作溫度極限不到300度，不耐核輻射

(2). 制造過程繁瑣：剝離-再涂敷，載氫，敏化, 退火, 再生，細芯重摻鍺...

(3). 剝離-再涂敷嚴重損害光纖機械強度，碳涂敷層，Ormocer涂敷層無法再涂敷

(4). 制造過程受掩模板限制缺乏靈活性

(5). 單個光柵點折射率調制低，易退化，光柵長度大。

(6). 在純石英-，藍寶石-，氟化物-，硫族光纖無法/難以寫入FBG

(7). 單纖FBG陣列受成品率限制價格高昂，或者需熔接

3、飛秒逐點直寫光纖Bragg光柵（FsFBG）

新型飛秒激光逐點直寫技術高效靈活制造高端 FBG：fsFBG

獨有優(yōu)勢

飛秒激光的非線性光學效應產生極端穩(wěn)定的，不可擦除的光柵作為傳感器件

透過涂敷層直寫不受損害光纖本身強度

靈活制造，對光纖材料，涂敷層材料幾乎無要求，柔性制造密集FBG陣列，兩FBG距離短可至毫米以下

全自動制造，極大提升互換性和經濟性

FsFBG的信號的溫度穩(wěn)定性高，可在1000C長時間生存

各類光纖上制造的fsFBG的溫度信號穩(wěn)定

飛秒激光直寫技術刻制常規(guī)方法無法刻制的特殊光纖，如耐輻射摻氟光纖

輻射引發(fā)的常規(guī)光纖額外的光衰減

飛秒激光直寫技術透過光纖涂敷層刻柵，保留涂敷層阻水優(yōu)良性能

碳涂敷層阻水能力

飛秒激光直寫技術是全自動高效方法

用于準分布式溫度傳感的高密度弱反射FBG陣列

三、鋼鐵工業(yè)中的高溫光纖傳感技術——準分布式fsFBG溫度傳感系統(tǒng)在連續(xù)鑄造過程中的應用

審核編輯：符乾江