本发明专利技术公开了一种基于少模光纤和光纤布拉格光栅的温度裂缝传感器，适用于光纤传感、建筑与土木工程领域。本光纤传感器制作简单，可实现温度和应变的测量，解决多参量测量交叉敏感问题。所用到的光纤包括单模光纤(1)、少模光纤(2)和光纤布拉格光栅(3)。入射单模光纤(1)一端以一定偏移量(8)连接少模光纤(2)的一端，少模光纤(2)的另一端连接光纤布拉格光栅(3)。本光纤传感器可以完成对混凝土结构裂缝变化的测量，在综合管廊廊体的裂缝测量方面具有重大的应用价值。
A temperature crack sensor based on few mode fiber and fiber Prague grating
The invention discloses a temperature crack sensor based on a few-mode optical fiber and a fiber Bragg grating, which is suitable for the fields of optical fiber sensing, building and civil engineering. The optical fiber sensor is simple in fabrication, and can realize the measurement of temperature and strain, and solve the cross-sensitivity problem of multi-parameter measurement. The optical fibers used include single mode fiber (1), few mode fiber (2) and fiber Prague grating (3). The incident single-mode fiber (1) is connected with one end of the small-mode fiber (2) by a certain offset (8), and the other end of the small-mode fiber (2) is connected with the fiber Bragg grating (3). The fiber optic sensor can complete the measurement of concrete structure crack change, and has great application value in the crack measurement of integrated pipe gallery.
【技术实现步骤摘要】
一种基于少模光纤和光纤布拉格光栅的温度裂缝传感器
本专利技术涉及一种基于少模光纤和光纤布拉格光栅的温度裂缝传感器，适用于光纤传感技术和建筑与土木工程等领域。
技术介绍
城市地下综合管廊是用于敷设各类市政管线，保障城市生命线工程安全稳定运行的重要基础设施。我国综合管廊面临着运维期间潜在的一系列安全隐患，管廊墙体出现裂缝就是常见的安全隐患之一，对产生的裂缝如果不进行持续的监测可能会引起更大的事故，给社会稳定和城市安全带来危害。我国混凝土结构设计规范规定，依据不同的环境类别设置的允许裂缝宽度范围为0.2mm～0.4mm。综合管廊廊体裂缝超过允许裂缝宽度后会破坏混凝土结构的整体性和安全性。对混凝土结构的监测方法有直接观察法、电式微位移传感器等，前者无法完成对裂缝准确监测，后者又容易受到电磁干扰，在综合管廊的电力舱或者仪器设备的周围就易发生此类问题，给裂缝的监测带来不利。相比其他传感器，光纤传感器具有灵敏度高、抗电磁干扰、电绝缘、耐腐蚀、响应快等优点，为混凝土结构裂缝的实时监测提供了新的途径。在裂缝监测领域，应用光纤布拉格光栅的应变原理制成结构简单的裂缝传感器。由于综合管廊处于地下，光纤传感器容易受到多个环境参量的影响，给由光纤布拉格光栅直接构成的裂缝传感器测量结果的准确性带来了极大的影响，限制了光纤传感器的应用。CN200520134342.9提出一种滚轴式光纤光栅裂缝传感器,但是该传感器结构过分复杂，安装不便。由于选用的是单光栅结构，没有消除温度带来的影响。CN201020597175.2提出一种光纤光栅位移传感器，但是采用单光栅结构，无法进行温度补偿。CN200920040658.X提出一种温度自补偿光纤光栅位移传感器，传感器内部有两个弹簧，传感器结构过于复杂，组装不便。CN201020595900.2提出一种双悬臂梁式光纤Bragg位移传感器，包含四个光纤布拉格光栅，成本高，结构过于复杂，而且无法实现温度与位移同时测量。CN201320424573.8提出一种光纤光栅裂缝传感器，虽然实现了温度和裂缝微小位移的同时测量，但是该传感器结构过分复杂，部件安装不便，制作起来相对麻烦。CN201710488738.0提出一种不对称粗锥结构少模光纤应变传感器，但是粗锥结构制作复杂，熔接要求高，可重复性差。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种结构紧凑、机械性能好、灵敏度高的基于少模光纤和光纤布拉格光栅的温度裂缝传感器。本专利技术的技术方案：一种基于少模光纤和光纤布拉格光栅的温度裂缝传感器，所用到的光纤包括单模光纤、少模光纤和光纤布拉格光栅。入射单模光纤一端连接少模光纤的一端有一定的偏移量，少模光纤的另一端连接光纤布拉格光栅无偏移量。本专利技术的有益效果：本专利技术提出一种基于少模光纤和光纤布拉格光栅的温度裂缝传感器，只需要采用偏心熔接的方法将少模光纤一端连接单模光纤，另一端与光纤布拉格光栅熔接即可，具有结构紧凑、灵敏度高、制作简单、机械性能好、抗电磁干扰、性能稳定等特点。通过测量透射谱的损耗峰和光纤布拉格光栅波长的偏移量可以同时实现温度和裂缝微小位移的测量，可以解决传感器应用过程中多参数交叉敏感的问题。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图标号：1-入射单模光纤、2-少模光纤、3-光纤布拉格光栅、4-入射单模光纤包层、5-入射单模光纤纤芯、6-少模光纤包层、7-少模光纤纤芯、8-偏移量。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述。实施例一，入射单模光纤1一端采用偏心熔接的方法连接少模光纤2的一端，此时的偏移量8为h1，少模光纤2的另一端连接光纤布拉格光栅3；少模光纤2包层直径为125μm，纤芯直径为19μm，长度为35mm；光纤布拉格光栅波长为1550.1nm。实施例二，入射单模光纤1一端采用偏心熔接的方法连接少模光纤2的一端，此时的偏移量8为h2,少模光纤2的另一端连接光纤布拉格光栅3；少模光纤2包层直径为125μm，纤芯直径为19μm，长度为65mm；光纤布拉格光栅波长为1550.1nm。实施例三，入射单模光纤1一端采用偏心熔接的方法连接少模光纤2的一端，此时的偏移量8为h3,少模光纤2的另一端连接光纤布拉格光栅3；少模光纤2包层直径为125μm，纤芯直径为19μm，长度为105mm；光纤布拉格光栅波长为1550.1nm。实施例四，入射单模光纤1一端采用偏心熔接的方法连接少模光纤2的一端，此时的偏移量8为h4，少模光纤2的另一端连接光纤布拉格光栅3；少模光纤2包层直径为125μm，纤芯直径为15.1μm，长度为35mm；光纤布拉格光栅波长为1550.1nm。实施例五，入射单模光纤1一端采用偏心熔接的方法连接少模光纤2的一端，此时的偏移量8为h5,少模光纤2的另一端连接光纤布拉格光栅3；少模光纤2包层直径为125μm，纤芯直径为15.1μm，长度为65mm；光纤布拉格光栅波长为1550.1nm。实施例六，入射单模光纤1一端采用偏心熔接的方法连接少模光纤2的一端，此时的偏移量8为h6,少模光纤2的另一端连接光纤布拉格光栅3；少模光纤2包层直径为125μm，纤芯直径为15.1μm，长度为105mm；光纤布拉格光栅波长为1550.1nm。实施例七，入射单模光纤1一端采用偏心熔接的方法连接少模光纤2的一端，此时的偏移量8为h7，少模光纤2的另一端连接光纤布拉格光栅3；少模光纤2包层直径为125μm，纤芯直径为19μm，长度为35mm；光纤布拉格光栅波长为1330.1nm。实施例八，入射单模光纤1一端采用偏心熔接的方法连接少模光纤2的一端，此时的偏移量8为h8,少模光纤2的另一端连接光纤布拉格光栅3；少模光纤2包层直径为125μm，纤芯直径为19μm，长度为65mm；光纤布拉格光栅波长为1330.1nm。实施例九，入射单模光纤1一端采用偏心熔接的方法连接少模光纤2的一端，此时的偏移量8为h9,少模光纤2的另一端连接光纤布拉格光栅3；少模光纤2包层直径为125μm，纤芯直径为19μm，长度为105mm；光纤布拉格光栅波长为1330.1nm。实施例十，入射单模光纤1一端采用偏心熔接的方法连接少模光纤2的一端，此时的偏移量8为h10，少模光纤2的另一端连接光纤布拉格光栅3；少模光纤2包层直径为125μm，纤芯直径为15.1μm，长度为35mm；光纤布拉格光栅波长为1330.1nm。实施例十一，入射单模光纤1一端采用偏心熔接的方法连接少模光纤2的一端，此时的偏移量8为h11,少模光纤2的另一端连接光纤布拉格光栅3；少模光纤2包层直径为125μm，纤芯直径为15.1μm，长度为65mm；光纤布拉格光栅波长为1330.1nm。实施例十二，入射单模光纤1一端采用偏心熔接的方法连接少模光纤2的一端，此时的偏移量8为h12,少模光纤2的另一端连接光纤布拉格光栅3；少模光纤2包层直径为125μm，纤芯直径为15.1μm，长度为105mm；光纤布拉格光栅波长为1330.1nm。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于少模光纤和光纤布拉格光栅的温度裂缝传感器，其特征在于：所用到的光纤包括单模光纤(1)、少模光纤(2)和光纤布拉格光栅(3)。入射单模光纤(1)一端以一定偏移量(8)连接少模光纤(2)的一端，少模光纤(2)的另一端连接光纤布拉格光栅(3)。
【技术特征摘要】
1.一种基于少模光纤和光纤布拉格光栅的温度裂缝传感器，其特征在于：所用到的光纤包括单模光纤(1)、少模光纤(2)和光纤布拉格...
【专利技术属性】
技术研发人员：高学凯，宁提纲，裴丽，郑晶晶，李晶，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11
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