一种高灵敏无温度交叉干扰的光纤扭转传感器制造技术

本发明专利技术公开了一种高灵敏无温度交叉干扰的光纤扭转传感器，包括第一、二单模光纤、第一、二错位熔接点、第一、二细芯光纤、锥形细芯光纤；第一单模光纤与第一细芯光纤错位熔接的连接点构成第一错位熔接点；锥形细芯光纤的两端分别连接第一和第二细芯光纤；第二细芯光纤和第二单模光纤错位熔接的连接点构成第二错位熔接点。使用时，令第一单模光纤与宽带光源相连，第二单模光纤和光谱仪相连；通过对光谱仪上谐振波长的位置和功率强度进行实时监测，能实现无温度交叉干扰的高灵敏度光纤扭转测量。与现有技术相比，本发明专利技术提可实现多物理参数同时测量，高灵敏度、动态范围大、而且还具有结构简单、价格低廉、易于集成等优点。

An optical fiber torsion sensor with high sensitivity and temperature free cross interference

The invention discloses a high temperature sensitive interference fiber torsion sensor, including first, second single-mode fiber, first, second dislocation splice, first, second thin core fiber, tapered thin core fiber; the first single-mode fiber and a first thin core optical fiber splice connection point dislocation dislocation constitute the first splice; taper ends of thin core fiber respectively. Connect the first and second thin core fiber; second thin core optical fiber and second single-mode fiber offset splicing connection point second splice dislocation. When in use, the first single-mode fiber and a broadband light source with second single-mode fiber and spectrometer connected; real-time monitoring through the spectrometer on the resonant wavelength position and power intensity, can realize the measurement of high sensitivity fiber temperature reversed without interference. Compared with the prior art, the invention can realize simultaneous measurement of multiple physical parameters, has high sensitivity and large dynamic range, and has the advantages of simple structure, low cost and easy integration.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光纤扭转测量的
，具体的，涉及一种基于锥形细芯错位熔接结构的无温度交叉干扰的高灵敏度光纤扭转传感器。
技术介绍
高灵敏的光纤扭转传感器在结构健康监测中起着十分重要的作用，而现实生活中往往由于温度等外界因素的干扰导致所测扭转灵敏度不准确。因此，实现一种没有温度交叉干扰，并且还可以实时监测温度和扭转的变化的光纤传感器将会在工程领域内得到广泛的应用。相比于普通的电子和机械式的扭转传感器，光纤扭转传感器具有抗电磁干扰、灵敏度高、成本低、易制作、解调方法简单等不可替代的优势。为了实现结构健康监测中高灵敏无温度交叉干扰的光纤扭转传感器，相关学者针对高灵敏的光纤扭转测量开展了大量卓有成效的工作。主要提出了各种基于特种光纤或单个光器件的测量方法：基于椭圆芯保偏光纤的(PM-EllipticalCoreFiber,PM-ECF)萨格拉克(Sagnac)干涉结构的光纤扭转灵敏度实现了18.60nm/(rad/m)，但其受温度影响会出现温漂的不稳定现象；基于微纳光纤耦合器的萨格拉克环实现了0.16dB/°和0.9nm/°的较高灵敏度光纤扭转测量，其在光纤扭转的测量中谐振波长的强度和位本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高灵敏无温度交叉干扰的光纤扭转传感器，其特征在于，包括第一单模光纤(2)、第一细芯光纤(4)、锥形细芯光纤(5)、第二细芯光纤(6)和第二单模光纤(8)；所述第一单模光纤(2)的一端与第一细芯光纤(4)相连，两者之间的错位熔接点作为第一熔接点(3)，错位熔接用于将第一单模光纤(2)中传输的光较为平均的耦合到第一细芯光纤(4)的纤芯和包层中；另一端用于外接宽源光源；第一单模光纤(2)用于将宽带光源发出的光耦合到第一细芯光纤(2)的纤芯中；所述锥形细芯光纤(5)设在所述第一细芯光纤(4)和所述第二细芯光纤(6)之间，用于将第一细芯光纤(4)的包层中传输的光部分泄漏到外界环境中；所述第二细芯光纤...

【技术特征摘要】
1.一种高灵敏无温度交叉干扰的光纤扭转传感器，其特征在于，包括第一单模光纤(2)、第一细芯光纤(4)、锥形细芯光纤(5)、第二细芯光纤(6)和第二单模光纤(8)；所述第一单模光纤(2)的一端与第一细芯光纤(4)相连，两者之间的错位熔接点作为第一熔接点(3)，错位熔接用于将第一单模光纤(2)中传输的光较为平均的耦合到第一细芯光纤(4)的纤芯和包层中；另一端用于外接宽源光源；第一单模光纤(2)用于将宽带光源发出的光耦合到第一细芯光纤(2)的纤芯中；所述锥形细芯光纤(5)设在所述第一细芯光纤(4)和所述第二细芯光纤(6)之间，用于将第一细芯光纤(4)的包层中传输的光部分泄漏到外界环境中；所述第二细芯光纤(6)的另一端连接所述第二单模光纤(8)的一端，两者之间的错位熔接点作为第二熔接点(7)，错位熔接用于将第二细芯光纤(6)中纤芯和包层传输的光较为平均的耦合到第二单模光纤(8)的纤芯中；所述第二单模光纤(8)的另一端，作为输出端外接光谱仪；所述第一熔接点(3)和所述第二熔接点(7)采用光纤轴线方向对称、截面方向错位的熔接方式，与第一细芯光纤(4)、锥形细芯光纤(5)和第二细芯光纤(6)一起形成光纤线内马赫-泽德干涉结构，第一、二细芯光纤与第一、二单模光纤轴线方向对称使得所述细芯光纤中被激发的包层模式数目相对较少，与细芯光纤纤芯形成模式干涉后能形成较为纯净的干涉图样，在垂直于光纤光轴的截面方向错位能使得熔接过程中分配到所述细芯光纤中纤芯和包层的光强较为平均。2.如权利要求1所述的光纤扭转传感器，其特征在于，所述光纤传感器还包括光谱仪(9)，所述光谱仪(9)的输入端连接至所述第二单模光纤(8)的第二端，即光纤扭转传感器的输出端；所述光谱仪(9)用于显示所述光经过第一细芯光纤(4)、锥形细芯光纤(5)和第二细芯光纤(6)形成的锥形细芯光纤错位熔接结构的透射光谱，从而得到马赫-泽德在线干涉图样。3.如权利要求1或2任一项所述的光纤扭转传感器，其特征在于，所述第一细芯光纤(4)和所述第二细芯光纤(6)的长度均为0.5cm～1cm，不同长度的细芯光纤会使得如权利要求2所述干涉图样形成不同的自由光谱范围；第一、二细芯光纤的长度越长，自由光谱范围越小。4.如权利要求3所述的光纤扭转传感器，其特征在于，所述第一细芯光纤(4)和所述第二细芯光纤(6)的光纤包层直径...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁平，倪文军，刘德明，傅鑫，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42