基于微球谐振器的风速测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种风速测量装置领域，尤其是涉及一种基于微球谐振器的风速测量装置。该风速测量装置，包括探头、半导体激光器、宽带光源和光谱仪，探头包括传导光纤和微球，传导光纤测试端端部设有内锥，内锥内设有微球。采用硅微球和光纤锥的结构，探头尺寸小；利用光纤锥的耦合技术，可以有效激励起硅微球中高Q值的回音壁模式，并获得一系列的谐振峰，这些谐振峰的位置对微球的温度变化非常敏感，当微球置于流场中，热传导将改变微球的温度，由于硅微球热光系数高，热膨胀系数小，谐振峰的移动主要由热光效应引起，因此，风速的变化与谐振峰的移动线性度高，可实现对风速的精确测量。

Wind speed measuring device based on microsphere resonator

The invention relates to the field of a wind speed measuring device, in particular to a wind speed measuring device based on a microsphere resonator. The wind speed measuring device includes a probe, a semiconductor laser, a broadband light source and a spectrometer. The probe includes conductive optical fibers and microspheres. The end of the conductive optical fibers testing end is provided with an inner cone and microspheres are arranged in the inner cone. Using the structure of silicon microspheres and fiber cones, the probe size is small; using the coupling technology of fiber cones, the echo wall mode with high Q value in silicon microspheres can be effectively stimulated, and a series of resonance peaks can be obtained. The positions of these resonance peaks are very sensitive to the temperature change of microspheres. When the microspheres are placed in the flow field, the heat conduction will change the microspheres. Because of the high thermo-optic coefficient and small thermal expansion coefficient of silicon microspheres, the movement of resonant peak is mainly caused by thermo-optic effect. Therefore, the variation of wind speed and the movement of resonant peak have high linearity, which can realize the accurate measurement of wind speed.

【技术实现步骤摘要】
基于微球谐振器的风速测量装置
本专利技术涉及一种风速测量装置领域，尤其是涉及一种基于微球谐振器的风速测量装置。
技术介绍
风速检测在气象、空气动力学和流量监控等方面都有应用。在密闭小尺寸流道中的风速检测应用中，常要求风速计探头足够小。既能放入流道，也不会对流场产生很大的影响。现有风速测量方法中，电阻丝加热的方法存在测量精度不高，测量的范围小(一般在0-30m/s)和电绝缘等问题；叶轮式风速计存在探头体积大和检测精度低等问题；尽管皮托管的体积已经比较小了，但它对安装位置要求严格，必须安装在流道的直管部分，并且远离弯管或口径变化的区域，另外，使用时必须与流场方向设置成直角，而且只能用于高速流场的测量领域。总之，目前所采用的风速计主要存在风速计探头尺寸大，测速范围受限，精度不高等问题。
技术实现思路
为解决以上问题，本专利技术提供一种基于微球谐振器的风速测量装置，该风速测量装置具有尺寸小、测量范围大、检测灵敏度高、适用性广和可靠性高等特点。本专利技术采用的技术方案是：一种基于微球谐振器的风速测量装置，包括设置在测试管道内的探头、用于发出泵浦光的半导体激光器、用于发出信号光的宽带光源和光谱仪，其本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于微球谐振器的风速测量装置，包括设置在测试管道(2)内的探头(1)、用于发出泵浦光的半导体激光器(3)、用于发出信号光的宽带光源(4)和光谱仪(5)，其特征在于：所述探头(1)包括传导光纤(11)和微球(13)，所述传导光纤(11)测试端端部设有内锥(12)，所述内锥(12)内设有微球(13)，所述微球(13)与内锥(12)的母线相切，微球(13)与内锥(13)之间通过范德华力连接固定，所述内锥(12)的深度H满足：

【技术特征摘要】
1.一种基于微球谐振器的风速测量装置，包括设置在测试管道(2)内的探头(1)、用于发出泵浦光的半导体激光器(3)、用于发出信号光的宽带光源(4)和光谱仪(5)，其特征在于：所述探头(1)包括传导光纤(11)和微球(13)，所述传导光纤(11)测试端端部设有内锥(12)，所述内锥(12)内设有微球(13)，所述微球(13)与内锥(12)的母线相切，微球(13)与内锥(13)之间通过范德华力连接固定，所述内锥(12)的深度H满足：以保证微球(13)的部分球冠探出内锥(12)端面，其中，R为微球的半径，φ为内锥的顶角；所述传导光纤(11)连接端与半导体激光器(3)之间设有第一波分复用器(31)，且相互之间通过光纤连接，半导体激光器(3)发出的泵浦光耦合进传导光纤(11)，进一步耦合进微球(13)；所述传导光纤(11)连接端与宽带光源(4)的尾纤连接，宽带光源(4)发出的信号光注入传导光纤(11)，进一步耦合进微球(13)；所述传导光纤(11)连接端与光谱仪(5)之间设有第二波分复用器(51)，且相互之间通过光纤连接，微球(13)反射光谱信号中携带有微球半径和微球折射率的信息，通过第二波分复(51)用器耦合进光谱仪(5)进行分析。2.根据权利要求1所述的基于微球谐振...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵江，史玉，彭旷，樊启润，王文峰，
申请(专利权)人：湖北大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42