一种气压和温度同时测量的光纤传感器制造技术

技术编号:14037043 阅读:167 留言:0更新日期:2016-11-20 22:58
本实用新型专利技术公开了一种气压和温度同时测量的光纤传感器。该传感器包括单模光纤1、毛细管和单模光纤2,其特征在于:所述的光纤传感器是将单模光纤1、一小截毛细管与单模光纤2依次熔接而成,单模光纤2暴露的端面为光滑平面,且毛细管侧方上有一个小孔,使空气腔与外部连通。毛细管与单模光纤1和单模光纤2的两个熔接界面、单模光纤2的光滑端面分别形成三个反射面,当光束通过时,依次在上述三个反射面上发生反射,从而形成三干涉光谱。毛细管侧方上存在的小孔使空气腔与外部连通,外界气压的变化引起腔内气体折射率的改变,进而导致干涉仪的三干涉光谱发生漂移,由于该光谱经傅里叶变换后得到的频谱图中不同的干涉峰对温度和气压的敏感性不同,故可将光谱仪中得到的数据进行傅里叶变换,再经过矩阵运算将温度及气压灵敏度解调出来,从而实现温度与气压的双参数测量。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于传感器领域,具体涉及一种气压和温度同时测量的光纤传感器
技术介绍
光纤传感器是一类新型的传感器,与传统的传感器相比,光纤传感器具有良好的安全性、抗电磁干扰、耐腐蚀以及极高的测量精度,尤其适用于强电磁干扰、易燃易爆等恶劣环境下的环境监测。自上世纪90年代以来,光纤传感器的应用范围已经扩展到国计民生的各个领域,尤其在安防、建筑物监测和能源邻域具有广泛的应用前景。然而,光纤传感器的实用化过程中,需要突破各种技术“瓶颈”。在光纤传感检测系统中,各测量参数的交叉敏感特性是一个不可回避的问题。即传感器的测量结果容易受到外部环境中多个参量的同时影响。例如常见的光纤光栅传感器中,波长信号同时受环境温度和应力的影响,所以光纤光栅传感器的研发过程中,要将大量的精力和成本聚焦在光纤光栅的封装技术上,以期在不降低传感灵敏度的前提下尽量消除应变对温度测量的干扰;光纤传感器可应用于液体测量以及生物检测,由于温度的变化会引起液体折射率以及生物表征参数的改变,所以传感器工作过程中必须严格保持恒温条件。多参数间的交叉敏感特性一定程度上阻碍了光纤传感器的进一步推广。
技术实现思路
为了解决上述现有技术的不足,本技术公开了一种气压和温度同时测量的光纤传感器。该传感器具有制备简单、成本低、坚固且具备温度补偿的优点。本技术所采用的技术方案是:一种气压和温度同时测量的光纤传感器,该传感器包括单模光纤1、毛细管和单模光纤2,其特征在于:所述的光纤传感器是将单模光纤1、一小截毛细管与单模光纤2依次熔接而成,单模光纤2暴露的端面为光滑平面,且毛细管侧方上有一个小孔,使空气腔与外部连通。进一步,所述的单模光纤1与单模光纤2均为通信用单模光纤,其包层直径为125微米;所述的毛细管为石英毛细管,内径为30-100微米,外径为120-180微米,其长度为100-200微米;所述的单模光纤2长度为100-200微米;所述的小孔的直径为2-4微米。本技术的有益效果是:1.传感器整体材料为单模光纤以及毛细管,且制备过程中只需使用飞秒激光器和普通商用光纤熔接机,具有制备简单的优点。2.传感器为开腔式气压传感器,当气压改变时,进入空气腔中的气体折射率会发生改变,其灵敏远高于一般的密闭腔型的气压传感器。3.将测得的数据进行傅里叶变换和矩阵解调可分别得到传感器的气压灵敏度和温度灵敏度。4.制备时,由于是微加工处理,在纤芯部分聚焦出的空气腔与整个光纤相比尺寸较小,且在空气腔上打的小孔直接仅为2-4um,因此所述传感器比一般光纤传感器坚固。附图说明下面结合附图及具体方式对本技术作进一步说明。图1是本技术的光纤干涉仪结构图;图中:1.单模光纤1,2.毛细管,3.单模光纤2,4.小孔具体实施方式如图1,制备传感器的步骤为:第一步,将一小截毛细管和通信用单模光纤1直接熔接;第二步,将一小截单模光纤2与毛细管熔接,并将单模光纤2暴露的端面切平;第三步,使用飞秒激光器在毛细管的侧方上开一个小孔。其特征在于:利用的所有单模光纤包层直径均为125微米。所用毛细管为石英毛细管,内径为30-100微米,外径为120-180微米,当两端与单模光纤熔接后,形成一个空气腔,其长度为100-200微米。最后熔接上的单模光纤2长度为100-200微米。毛细管侧方上存在小孔的直径为2-4微米。本技术的具体工作原理是:毛细管与单模光纤1和单模光纤2的两个熔接界面、单模光纤2的光滑端面分别形成三个反射面,当光束通过时,依次在上述三个反射面上发生反射,从而形成三干涉光谱。毛细管侧方上存在的小孔使空气腔与外部连通,外界气压的变化引起腔内气体折射率的改变,进而导致干涉仪的三干涉光谱发生漂移,由于该光谱经傅里叶变换后得到的频谱图中不同的干涉峰对温度和气压的敏感性不同,故可将光谱仪中得到的数据进行傅里叶变换,再经过矩阵运算将温度及气压灵敏度解调出来,从而实现温度与气压的双参数测量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气压和温度同时测量的光纤传感器,包括单模光纤1(1)、毛细管(2)和单模光纤2(3),其特征在于:所述的光纤传感器是将单模光纤1(1)、一小截毛细管(2)与单模光纤2(3)依次熔接而成,单模光纤2(3)暴露的端面为光滑平面,且毛细管(2)侧方上有一个小孔(4),使空气腔与外部连通。

【技术特征摘要】
1.一种气压和温度同时测量的光纤传感器,包括单模光纤1(1)、毛细管(2)和单模光纤2(3),其特征在于:所述的光纤传感器是将单模光纤1(1)、一小截毛细管(2)与单模光纤2(3)依次熔接而成,单模光纤2(3)暴露的端面为光滑平面,且毛细管(2)侧方上有一个小孔(4),使空气腔与外部连通。2.根据权利要求1所述的一种气压和温度同时测量的光纤传感器,其特征在于:所述的单模光纤1(1)与单模光纤2(3)为通信用单模光纤,其包层直...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨易黄杰徐贲
申请(专利权)人:中国计量大学
类型:新型
国别省市:浙江;33

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