基于光纤光栅传感头的马赫‑曾德温度传感器，涉及光纤传感领域。它是解决在测量小范围温度变化时，传统马赫‑曾德干涉温度传感器测量精度低的问题。本实用新型专利技术包括宽带光源、一号单模光纤、一号绝热保护套、一号耦合器、二号单模光纤、二号绝热保护套、三号单模光纤、三号绝热保护套、导热管、四号绝热保护套、二号耦合器、四号单模光纤、五号绝热保护套、光谱仪、光纤布拉格光栅。其中，一号单模光纤的一端接光源，另外一端接一号耦合器；二号单模光纤一端接一号耦合器，另外一端接二号耦合器；三号单模光纤一端接一号耦合器，另一端接二号耦合器；四号单模光纤一端接二号耦合器，另一端接光谱仪。本实用新型专利技术适用于精密光纤温度传感领域。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及光纤传感领域。具体涉及一种基于光纤光栅传感头的马赫-曾德温度传感器。
技术介绍
马赫-曾德干涉光纤温度传感器相比其他传统温度传感器具有抗电磁干扰能力强、响应速度快、结构简单、制造成本低、应用范围广等优点。该干涉结构的温度传感器可广泛应用于建筑、电力工程、医药化工等领域。马赫-曾德温度传感器在测温时，依靠温度变化使传感光纤与参考光纤产生长度差进而形成位相差使之产生干涉光，利用干涉光的变化间接得到温度变化的信息。但受传感光纤材料等条件的限制，在测量极小范围内的温度变化时其测量精度不及某些光栅温度传感器。光栅温度传感器结构简单尺寸小，可与普通光纤融合连接，适用于各种场合，便于埋入复合材料及大型建筑内部，可在保证结构完整性和安全性的同时，进行时时温度测量。另外，由于光栅温度传感器从根本上排除了光源强度起伏、光纤微弯效应引起的随机起伏等对温度传感的影响，所以基于光纤光栅的传感系统具有很高的可靠性和稳定性。因此有必要将二者结合，设计出能够测量极小范围温度变化的具有更高灵敏度的温度传感装置。基于光纤光栅传感头的马赫-曾德温度传感器。该传感器对传感光纤进行改进，在普通单模光纤上刻蚀光纤布拉格光栅。进行温度传感时，把光纤布拉格光栅置于温度场中，参考光纤离开温度场。这种新型结构的光纤光栅温度传感器能够在测量极小范围温度变化时获得更高灵敏度。
技术实现思路
本技术是为了解决在测量小范围温度变化时，传统马赫-曾德干涉温度传感器测量精度低的问题。在全光纤马赫-曾德干涉温度传感器的基础上进行改进，提供了一种基于光纤光栅传感头的马赫-曾德干涉的高灵敏度、抗电磁干扰能力强、成本低廉、操作简单、应用范围广的温度传感装置。基于光纤光栅传感头的马赫-曾德温度传感器，其特征在于：它包括光源（1）、一号单模光纤（2）、一号绝热保护套（3）、一号耦合器（4）、二号单模光纤（5）、二号绝热保护套（6）、三号单模光纤（7）、三号绝热保护套（8）、导热管（9）、四号绝热保护套（10）、二号耦合器（11）、四号单模光纤（12）、五号绝热保护套（13）、光谱仪（14）；三号单模光纤（7）在导热管（9）内的部分刻有光纤布拉格光栅（9-1）；一号单模光纤（2）的一端接光源（1），另外一端接一号耦合器（4）；二号单模光纤（5）一端接一号耦合器（4），另外一端接二号耦合器（11）；三号单模光纤（7）一端接一号耦合器（4），另一端接二号耦合器（11）；四号单模光纤（12）一端接二号耦合器（11），另一端接光谱仪（14）；光源（1）发出的光信号经一号单模光纤（2）到达一号耦合器（4），在一号耦合器（4）中光被分成两束，其中一束进入二号单模光纤（5），另一束光进入三号单模光纤（7）经过光纤布拉格光栅（9-1）后继续在三号单模光纤（7）中传播，两束光在二号耦合器（11）内相遇，再经过四号单模光纤（12）进入光谱仪（14）中。光源（1）能够发出宽带光，且宽带光的中心波长为1550nm，频带宽度为40nm。一号单模光纤（2）外套有一号绝热保护套（3），二号单模光纤（5）外套有二号绝热保护套（6），三号单模光纤（7）外分别套有三号绝热保护套（8）四号绝热保护套（10），四号单模光纤（12）外套有五号绝热保护套（13）。一号耦合器（4）和二号耦合器（11）的分光比及耦合比均为50:50。导热管（9）分别与三号绝热保护套（8）和四号绝热保护套（10）连接且连接处涂有防水胶。光纤布拉格光栅（9-1）的长度为2cm。三号单模光纤（7）比二号单模光纤（5）长3.1mm。一号单模光纤（2）、二号单模光纤（5）、三号单模光纤（7）、四号单模光纤（12）均通过法兰与其他器件相连。本技术的有益效果是：本技术在传统马赫-曾德干涉温度传感器的基础上进行改进，通过在传感光纤上刻蚀布拉格光栅，形成一种基于光纤布拉格光栅的马赫-曾德温度传感装置。该光纤布拉格光栅长度为2cm，在温度传感时将该部分置于温度场中，相比传统马赫-曾德温度传感器在进行小温度变化的温度传感时可获得更高的灵敏度。由于该温度传感器的单模光纤外套有绝热保护套，可有效防止外界干扰（如：振动干扰）对探测结果的影响，同时保护套可防止光纤因受外力而造成光纤的损害。并且该温度传感装置还具有抗电磁干扰能力强、制作成本低廉、操作简便等优点。附图说明图1为基于光纤光栅传感头的马赫-曾德温度传感器；图2为光纤光栅的放大结构。具体实施方式具体实施方式一：下面结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的基于光纤光栅传感头的马赫-曾德温度传感器，它包括光源（1）、一号单模光纤（2）、一号绝热保护套（3）、一号耦合器（4）、二号单模光纤（5）、二号绝热保护套（6）、三号单模光纤（7）、三号绝热保护套（8）、导热管（9）、四号绝热保护套（10）、二号耦合器（11）、四号单模光纤（12）、五号绝热保护套（13）、光谱仪（14）；三号单模光纤（7）在导热管（9）内的部分刻有光纤布拉格光栅（9-1）；一号单模光纤（2）的一端接光源（1），另外一端接一号耦合器（4）；二号单模光纤（5）一端接一号耦合器（4），另外一端接二号耦合器（11）；三号单模光纤（7）一端接一号耦合器（4），另一端接二号耦合器（11）；四号单模光纤（12）一端接二号耦合器（11），另一端接光谱仪（14）；测温时，先把光源与光谱仪放置合适位置，再把光纤布拉格光栅（9-1）置于温度场中，令二号单模光纤（5）离开温度场。光源（1）发出的光信号经一号单模光纤（2）到达一号耦合器（4），在一号耦合器（4）中光被分成两束，其中一束进入二号单模光纤（5），另外一束进入三号单模光纤（7）的前段，再依次经过光纤布拉格光栅（9-1）和三号单模光纤（7）的后段，两束光在二号耦合器（11）内相遇，发生耦合，产生干涉。干涉光再经过四号单模光纤（12）进入光谱仪（14）中，利用光谱仪（14）可以观测干涉光谱。干涉光谱的漂移与温度的变化有一一对应的关系，因此可以通过观测干涉光谱的漂移间接进行温度的测量。具体实施方式二：本实施方式对具体实施方式一所述的基于光纤光栅传感头的马赫-曾德温度传感器的进一步限定，本实施方式中，所述光源（1）能够发出宽带光，且宽带光的中心波长为1550nm，频带宽度为40nm。具体实施方式三：本实施方式对具体实施方式一所述的基于光纤光栅传感头的马赫-曾德温度传感器的进一步限定，本实施方式中，一号单模光纤（2）外套有一号绝热保护套（3），二号单模光纤（5）外套有二号绝热保护套（6），三号单模光纤（7）外分别套有三号绝热保护套（8）四号绝热保护套（10），四号单模光纤（12）外套有五号绝热保护套（13）。具体实施方式四：本实施方式对具体实施方式一所述的基于光纤光栅传感头的马赫-曾德温度传感器的进一步限定，本实施方式中，一号耦合器（4）和二号耦合器（11）的分光比及耦合比均为50:50。具体实施方式五：本实施方式对具体实施方式一所述的基于光纤光栅传感头的马赫-曾德温度传感器的进一步限定，本实施方式中，导热管（9）分别与三号绝热保护套（8）和四号绝热保护套（10）连接且连接处涂有防水胶。具体实施方式六：本实施方式对具体实施方式一所述的基于光纤光栅传感头的马赫-曾德温度传感器的进一步限本文档来自技高网...
【技术保护点】
基于光纤光栅传感头的马赫‑曾德温度传感器，其特征在于：它包括光源（1）、一号单模光纤（2）、一号绝热保护套（3）、一号耦合器（4）、二号单模光纤（5）、二号绝热保护套（6）、三号单模光纤（7）、三号绝热保护套（8）、导热管（9）、四号绝热保护套（10）、二号耦合器（11）、四号单模光纤（12）、五号绝热保护套（13）、光谱仪（14）；三号单模光纤（7）在导热管（9）内的部分刻有光纤布拉格光栅（9‑1）；一号单模光纤（2）的一端接光源（1），另外一端接一号耦合器（4）；二号单模光纤（5）一端接一号耦合器（4），另外一端接二号耦合器（11）；三号单模光纤（7）一端接一号耦合器（4），另一端接二号耦合器（11）；四号单模光纤（12）一端接二号耦合器（11），另一端接光谱仪（14）；光源（1）发出的光信号经一号单模光纤（2）到达一号耦合器（4），在一号耦合器（4）中光被分成两束，其中一束进入二号单模光纤（5），另一束光进入三号单模光纤（7）经过光纤布拉格光栅（9‑1）后继续在三号单模光纤（7）中传播，两束光在二号耦合器（11）内相遇，再经过四号单模光纤（12）进入光谱仪（14）中。
【技术特征摘要】
1.基于光纤光栅传感头的马赫-曾德温度传感器，其特征在于：它包括光源（1）、一号单模光纤（2）、一号绝热保护套（3）、一号耦合器（4）、二号单模光纤（5）、二号绝热保护套（6）、三号单模光纤（7）、三号绝热保护套（8）、导热管（9）、四号绝热保护套（10）、二号耦合器（11）、四号单模光纤（12）、五号绝热保护套（13）、光谱仪（14）；三号单模光纤（7）在导热管（9）内的部分刻有光纤布拉格光栅（9-1）；一号单模光纤（2）的一端接光源（1），另外一端接一号耦合器（4）；二号单模光纤（5）一端接一号耦合器（4），另外一端接二号耦合器（11）；三号单模光纤（7）一端接一号耦合器（4），另一端接二号耦合器（11）；四号单模光纤（12）一端接二号耦合器（11），另一端接光谱仪（14）；光源（1）发出的光信号经一号单模光纤（2）到达一号耦合器（4），在一号耦合器（4）中光被分成两束，其中一束进入二号单模光纤（5），另一束光进入三号单模光纤（7）经过光纤布拉格光栅（9-1）后继续在三号单模光纤（7）中传播，两束光在二号耦合器（11）内相遇，再经过四号单模光纤（12）进入光谱仪（14）中。2.根据权利要求1所述的基于光纤光栅传感头的马赫-曾德温度传感器，其特征在于：光源（1）能够发出宽带...
【专利技术属性】
技术研发人员：李善强，杨思博，孟令剑，李烨长，解珺迪，郎昌鹏，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江;23
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