一种光纤温度测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种光纤温度测量装置。所述温度测量装置包括：宽带光源、单模光纤耦合器、偏振控制器、光纤环形器、镀银膜反射光纤端的折射率溶液包层椭圆微纳光纤、光谱仪；所述宽带光源与所述单模光纤耦合器连接，所述宽带光源发出的光经过所述单模光纤耦合器分成两束；两束所述反射光束在所述单模光纤耦合器中发生光的两个偏振态的干涉，获得干涉光谱；所述单模光纤耦合器与所述光谱仪连接，所述单模光纤耦合器将所述干涉光谱发送至所述光谱仪，所述光谱仪对所述干涉光谱进行分析，获得外界温度。通过折射率液包层高双折射微纳光纤实现远距离、高精度的温度测量。

【技术实现步骤摘要】
一种光纤温度测量装置
本专利技术涉及光纤
，特别是涉及一种光纤温度测量装置。
技术介绍
光纤传感器相对于其他传感器具有体积小、重量轻、灵敏度高、不受电磁干扰、耐腐蚀的特点，使得光纤传感器的应用范围较广，涉及到国防以及国民经济领域和人们的日常生活。温度是表示物体冷热程度的物理量。在气象、材料、工业、航空、医药等领域中，温度的准确检测具有举足轻重的作用。目前，比较常见的光纤温度传感器主要有级联型、光纤光栅型、萨格奈克干涉型。其中，干涉型光纤光栅可检测出相当于光波波长数量级的距离变化，与其他传感方法相比，灵敏度高。光纤环境作为干涉型传感器的一种，由于结构简单、调谐方式灵活，近几年来得到了广泛研究和关注，传感单元多为保偏光纤，但是，传统的保偏光纤对温度的灵敏度低，传统的闭环形结构及透射式传感光路使得传感器件在环中不独立，导致远距离测量时的操作不便，不能满足一些远距离、高精度的场合的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够实现远距离、高精度的光纤温度测量装置。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种光纤温度测量装置，所述温度测量装置包括：宽带光源、单模光纤耦合器、偏振控制器、光纤环形器、镀银膜反射光纤端的折射率溶液包层椭圆微纳光纤、光谱仪；所述宽带光源与所述单模光纤耦合器连接，所述宽带光源发出的光经过所述单模光纤耦合器分成两束，一束沿第一光路直接传输至所述光纤环形器，另一束沿着第二光路通过所述偏振控制器传输至所述光纤环形器中；所述第一光路为光线从所述单模光纤耦合器传输到所述光纤环形器的传输光路；所述第二光路为光线从所述单模光纤耦合器通过所述偏振控制器传输到所述光纤环形器的传输光路，所述第一光路与所述第二光路对称设置；所述光纤环形器与所述镀银膜反射光纤端的折射率溶液包层椭圆微纳光纤连接，所述光纤环形器中的两束偏振状态不同的光束重新耦合后获得耦合光束；所述耦合光束传输到所述镀银膜反射光纤端的折射率溶液包层椭圆微纳光纤中经过反射获得反射光束；所述反射光束传输至所述光纤环形器后，分成两束，两束所述反射光束分别沿着所述第一光路和所述第二光路传输至所述单模光纤耦合器；两束所述反射光束在所述单模光纤耦合器中发生光的两个偏振态的干涉，获得干涉光谱；所述单模光纤耦合器与所述光谱仪连接，所述单模光纤耦合器将所述干涉光谱发送至所述光谱仪，所述光谱仪对所述干涉光谱进行分析，获得外界温度。可选的，所述镀银膜反射光纤端的折射率溶液包层椭圆微纳光纤具体包括：入射单模光纤端、椭圆微纳光纤、镀银膜的单模反射段、充满折射率溶液的玻璃管；所述入射单模光纤端上依次设置有所述椭圆微纳光纤、所述镀银膜的单模反射段；所述椭圆微纳光纤密封在所述充满折射率溶液的玻璃管中；所述充满折射率溶液的玻璃管与所述入射单模光纤端的接口处用AB胶密封。可选的，所述镀银膜反射光纤端的折射率溶液包层椭圆微纳光纤设置在可控温度的环境中；逐渐改变环境中的温度，所述光谱仪采集输出的光谱，记录干涉梳状谱；计算所述干涉梳状谱漂移的长度，拟合所述干涉梳状谱漂移随温度的变化的关系曲线图；根据所述关系曲线图对待测环境进行温度测量。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术公开的一种光纤温度测量装置，通过折射率液包层高双折射微纳光纤实现远距离、高精度的温度测量，采用光谱分析的方法测量，使得测量结果不会因外界环境温度的变化影响测量的精度，实现了在保证远距离测量的同时，提高了测量的精度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术提供的光纤温度测量装置的结构图；图2为本专利技术提供的镀银膜反射光纤端的折射率溶液包层椭圆微纳光纤的结构图；图3为本专利技术提供的梳状谱漂移随温度变化的波形图；图4为本专利技术提供的梳状谱波长随温度变化的曲线图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种能够实现远距离、高精度的光纤温度测量装置。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。如图1所示，一种光纤温度测量装置，所述温度测量装置包括：宽带光源1、单模光纤耦合器2、偏振控制器3、光纤环形器4、镀银膜反射光纤端的折射率溶液包层椭圆微纳光纤5、光谱仪7；所述宽带光源1与所述单模光纤耦合器2连接，所述宽带光源1发出的光经过所述单模光纤耦合器2分成两束，一束沿第一光路直接传输至所述光纤环形器4，另一束沿着第二光路通过所述偏振控制器3传输至所述光纤环形器4中；所述第一光路为光线从所述单模光纤耦合器2传输到所述光纤环形器4的传输光路；所述第二光路为光线从所述单模光纤耦合器2通过所述偏振控制器3传输到所述光纤环形器4的传输光路，所述第一光路与所述第二光路对称设置；所述光纤环形器4与所述镀银膜反射光纤端的折射率溶液包层椭圆微纳光纤5连接，所述光纤环形器4中的两束偏振状态不同的光束重新耦合后获得耦合光束；所述耦合光束传输到所述镀银膜反射光纤端的折射率溶液包层椭圆微纳光纤5中经过反射获得反射光束；所述反射光束传输至所述光纤环形器4后，分成两束，两束所述反射光束分别沿着所述第一光路和所述第二光路传输至所述单模光纤耦合器2；两束所述反射光束在所述单模光纤耦合器2中发生光的两个偏振态的干涉，获得干涉光谱；所述单模光纤耦合器2与所述光谱仪7连接，所述单模光纤耦合器2将所述干涉光谱发送至所述光谱仪7，所述光谱仪7对所述干涉光谱进行分析，获得外界温度。如图2所示，所述镀银膜反射光纤端的折射率溶液包层椭圆微纳光纤具体包括：入射单模光纤端8、椭圆微纳光纤12、镀银膜的单模反射段11、充满折射率溶液的玻璃管10；所述入射单模光纤端8上依次设置有所述椭圆微纳光纤12、所述镀银膜的单模反射段11；所述椭圆微纳光纤12密封在所述充满折射率溶液的玻璃管10中；所述充满折射率溶液的玻璃管10与所述入射单模光纤端8的接口处用AB胶9密封。如图3和图4所示，所述镀银膜反射光纤端的折射率溶液包层椭圆微纳光纤5设置在可控温度的环境中，具体将可控温度环境设置为温控箱6；逐渐改变环境中的温度，所述光谱仪7采集输出的光谱，记录干涉梳状谱；计算所述干涉梳状谱波长的漂移，拟合所述干涉梳状谱波长漂移随温度的变化的关系曲线图；所述的梳妆谱波长漂移随温度变化的关系曲线通过线性拟合或最小二乘法进行拟合；根据所述关系曲线图对待测环境进行温度测量。所述入射和出射的单模光纤的纤芯直径为9μm，包层直径125μm；椭圆微纳光纤的长度为0.6cm、长轴长为2.8μm，椭圆率为0.7，玻璃管内径为300μm，外径为500μm，长度为5cm。光在传输过程中的原理：光通过光纤耦合器2被分成两束，通过光纤耦合器2和环形器4的两个对称光路后重新在环形器4中耦合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种光纤温度测量装置，其特征在于，所述温度测量装置包括：宽带光源、单模光纤耦合器、偏振控制器、光纤环形器、镀银膜反射光纤端的折射率溶液包层椭圆微纳光纤、光谱仪；所述宽带光源与所述单模光纤耦合器连接，所述宽带光源发出的光经过所述单模光纤耦合器分成两束，一束沿第一光路直接传输至所述光纤环形器，另一束沿着第二光路通过所述偏振控制器传输至所述光纤环形器中；所述第一光路为光线从所述单模光纤耦合器传输到所述光纤环形器的传输光路；所述第二光路为光线从所述单模光纤耦合器通过所述偏振控制器传输到所述光纤环形器的传输光路，所述第一光路与所述第二光路对称设置；所述光纤环形器与所述镀银膜反射光纤端的折射率溶液包层椭圆微纳光纤连接，所述光纤环形器中的两束偏振状态不同的光束重新耦合后获得耦合光束；所述耦合光束传输到所述镀银膜反射光纤端的折射率溶液包层椭圆微纳光纤中经过反射获得反射光束；所述反射光束传输至所述光纤环形器后，分成两束，两束所述反射光束分别沿着所述第一光路和所述第二光路传输至所述单模光纤耦合器；两束所述反射光束在所述单模光纤耦合器中发生光的两个偏振态的干涉，获得干涉光谱；所述单模光纤耦合器与所述光谱仪连接，所述单模光纤耦合器将所述干涉光谱发送至所述光谱仪，所述光谱仪对所述干涉光谱进行分析，获得外界温度。...

【技术特征摘要】
1.一种光纤温度测量装置，其特征在于，所述温度测量装置包括：宽带光源、单模光纤耦合器、偏振控制器、光纤环形器、镀银膜反射光纤端的折射率溶液包层椭圆微纳光纤、光谱仪；所述宽带光源与所述单模光纤耦合器连接，所述宽带光源发出的光经过所述单模光纤耦合器分成两束，一束沿第一光路直接传输至所述光纤环形器，另一束沿着第二光路通过所述偏振控制器传输至所述光纤环形器中；所述第一光路为光线从所述单模光纤耦合器传输到所述光纤环形器的传输光路；所述第二光路为光线从所述单模光纤耦合器通过所述偏振控制器传输到所述光纤环形器的传输光路，所述第一光路与所述第二光路对称设置；所述光纤环形器与所述镀银膜反射光纤端的折射率溶液包层椭圆微纳光纤连接，所述光纤环形器中的两束偏振状态不同的光束重新耦合后获得耦合光束；所述耦合光束传输到所述镀银膜反射光纤端的折射率溶液包层椭圆微纳光纤中经过反射获得反射光束；所述反射光束传输至所述光纤环形器后，分成两束，两束所述反射光束分别沿着所述第一光路和所述第二光路传输至所述单模光纤耦合器；两束所...

【专利技术属性】
技术研发人员：金娃，毕卫红，付兴虎，付广伟，薛艳茹，刘强，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13