一種可同時測量溫度和微位移的光纖傳感器的製造方法
2023-05-01 05:42:11
一種可同時測量溫度和微位移的光纖傳感器的製造方法
【專利摘要】一種可同時測量溫度和微位移的光纖傳感器，由光纖布拉格光柵、花生錐結構a和花生錐結構b串聯熔接組成，光纖布拉格光柵的入射端通過單模光纖與寬帶光源連接，單模光纖纖芯直徑為8.3μm、包層直徑為125μm，光纖布拉格光柵在室溫條件下的中心波長為1549.71nm；花生錐結構a和花生錐結構b之間單模光纖的長度為3.5cm；偏芯結構的輸出端通過單模光纖與光譜分析儀連接。本發明的優點是：該光纖傳感器結構簡單且容易製作，輸出信號包含幹涉峰和FBG的透射峰，根據其對溫度和微位移的不同敏感性，可以實現對溫度和微位移的同時測量；該傳感器，成本低、結構穩定、測量精度高，在安防、建築、能源方面有著潛在的應用價值。
【專利說明】-種可同時測量溫度和微位移的光纖傳感器
【技術領域】
[0001] 本發明屬於光纖傳感【技術領域】，特別是涉一種可同時測量溫度和微位移的光纖傳 感器。
【背景技術】
[0002] 光纖傳感器技術是伴隨著光導纖維及光纖通訊技術發展而出現的一種嶄新的傳 感技術。隨著光纖通信技術的實用化，光纖傳感器有了迅速發展，且有體積小、重量輕、分辨 率高、靈敏度高、抗電磁幹擾能力強、抗腐蝕性強等特點，明顯優於傳統傳感器。各種類型的 傳感器早已廣泛應用於各個領域，如工業生產、醫療衛生、國防工程等。
[0003] 近年來，各種類型的傳感器都有突飛猛進的發展。其中幹涉型傳感器以其製作簡 單、靈敏度高等特點發展地尤為迅速，出現了許多新結構如偏芯、拉錐、與光纖光柵級聯等。 利用不同模式間幹涉及光纖光柵的特性對測量量的靈敏度不同，可以消除傳感測量中的交 叉靈敏問題，從而可以做到雙參量甚至多參量測量。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的是針對上述技術分析，提供一種可同時測量溫度和微位移的光纖傳 感器，該光纖傳感器輸出信號中存在光纖布拉格（FBG)透射峰和幹涉峰，根據其對溫度和 微位移的不同敏感性，可實現溫度和微位移雙參量同時測量並消除交叉靈敏。
[0005] 本發明的技術方案： 一種可同時測量溫度和微位移的光纖傳感器，由光纖布拉格光柵、花生錐結構a和花 生錐結構b串聯熔接組成，光纖布拉格光柵（FBG)的入射端通過單模光纖與寬帶光源連接， 單模光纖纖芯直徑為8. 3ym、包層直徑為125ym，光纖布拉格光柵（FBG)在單模光纖上寫 制，光纖布拉格光柵（FBG)在室溫條件下的中心波長為1549. 7lnm;花生錐結構a和花生錐 結構b之間單模光纖的長度為3. 5cm;偏芯結構的輸出端通過單模光纖與光譜分析儀連接。
[0006] -種所述可同時測量溫度和微位移的光纖傳感器的應用，使用馬赫增德爾（MZ) 幹涉結構級聯光纖布拉格光柵的光纖傳感器進行溫度和微位移的同時測量，該光纖傳感器 在同時對溫度和微位移進行傳感時的光路傳輸為：寬帶光源的光從單模光纖入射，經過光 纖布拉格光柵（FBG)時滿足布拉格條件的光反射，其餘的光透射；之後依次經過兩個花生 錐結構時發生模式耦合形成幹涉，這些模式通過單模光纖傳輸至光譜分析儀中，監測環境 溫度和微位移的變化，步驟如下： 1) 繪製光纖傳感器的輸出信號光譜圖，當幹涉峰dipl和光纖布拉 格光柵的透射峰dipFK；發生波長漂移時，分別獲取dipl的波長改變量 M和dipFBG的波長改變量A4 ; 2) 通過以下公式計算環境溫度變化量AT和折射率的變化量M:
【權利要求】
1. 一種可同時測量溫度和微位移的光纖傳感器，其特徵在於：由光纖布拉格光柵、花 生錐結構a和花生錐結構b串聯熔接組成，光纖布拉格光柵（FBG)的入射端通過單模光纖 與寬帶光源連接，單模光纖纖芯直徑為8. 3 ii m、包層直徑為125 ii m，光纖布拉格光柵（FBG) 在單模光纖上寫制，光纖布拉格光柵（FBG)在室溫條件下的中心波長為1549. 71nm ;花生錐 結構a和花生錐結構b之間單模光纖的長度為3. 5cm ;偏芯結構的輸出端通過單模光纖與 光譜分析儀連接。
2. -種如權利要求1所述可同時測量溫度和微位移的光纖傳感器，其特徵在於：所 述可同時測量溫度和微位移的光纖傳感器的應用，使用馬赫增德爾（MZ)幹涉結構級聯光 纖布拉格光柵的光纖傳感器進行溫度和微位移的同時測量，該光纖傳感器在同時對溫度 和微位移進行傳感時的光路傳輸為：寬帶光源的光從單模光纖入射，經過光纖布拉格光柵 (FBG)時滿足布拉格條件的光反射，其餘的光透射；之後依次經過兩個花生錐結構時發生 模式耦合形成幹涉，這些模式通過單模光纖傳輸至光譜分析儀中，監測環境溫度和微位移 的變化，步驟如下： 1) 繪製光纖傳感器的輸出信號光譜圖，當幹涉峰dipl和光纖布拉 格光柵的透射峰dipFK；發生波長漂移時，分別獲取dipl的波長改變量 M和dipFBG的波長改變量M2 ; 2) 通過以下公式計算環境溫度變化量AT和折射率的變化量M :
式中，分別為dipl對於溫度和微位移的敏感係數，』k和*^2是dipFBe對於溫 度和微位移的敏感係數；從。
【文檔編號】G01D5/353GK104330101SQ201410581300
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月28日 優先權日:2014年10月28日
【發明者】曹曄, 趙晨, 劉慧瑩, 童崢嶸 申請人:天津理工大學