The invention belongs to the field of photoelectric detection technology, and proposes an optical fiber temperature sensor based on surface plasmon resonance and strain compensation. The sensing fiber is a solid photonic crystal fiber. The dielectric holes of the photonic crystal fiber are arranged in regular hexagonal multi-layers centered on the core. The inner walls of the two dielectric holes at the relative center of the second layer of hexagonal dielectric holes outward from the core are coated with metal films respectively. The metal films are coated with metal materials capable of generating surface plasmon resonance. A medium hole and two adjacent medium holes in the same layer are filled with medium A. The refractive index of medium A is negatively correlated with temperature. All medium holes in medium A are filled with medium B, and the refractive index of medium B is not affected by temperature. The influence of strain on the accuracy of measurement results in temperature sensing is solved. The temperature sensor is corrosion-resistant and not susceptible to electromagnetic interference. It can be used in harsh detection environment.
【技术实现步骤摘要】
一种基于表面等离子体共振及应变补偿的光纤温度传感器
本专利技术属于光电检测
,涉及一种基于表面等离子体共振及应变补偿的光纤温度传感器。
技术介绍
在石油化工、钢铁、核电等工业领域的诸多生产环节中,对温度量值的准确测量不仅关系生产质量,更关系到生产的安全。由于在防爆要求较高、电磁干扰较强和强腐蚀环境中电子式温度传感设备无法使用,而光纤设备具有本征安全、抗电磁干扰、抗强腐蚀的特点,因此光纤温度传感技术成为温度传感的重要方向之一。目前光纤温度传感方法主要利用光纤光栅、光纤谐振腔作为传感器测量被测环境的温度。但是由于光纤光栅和光纤谐振腔对应力也敏感,因此在测量温度的同时,测量结果会受到应力的影响。此外,光纤光栅和光纤谐振腔的温度灵敏度不够高,例如,光纤光栅的温度灵敏度为0.01nm/℃,而目前通用的光谱仪的光波长分辨力只有0.02nm,因此无法实现高精度的温度测量。表面等离子体共振现象是一种非线性光学现象,当满足一定条件的光透过光介质照射到金属表面时,会将光能传递给电子,形成等离子体,这一现象为表面等离子体共振,产生表面等离子体共振最强烈时所对应的光波长即为表面等离子体共振波长。由于表面等离子体共振波长对光介质折射率有较高的灵敏度,同时利用光子晶体光纤的结构特点,光纤表面等离子体技术广泛应用于高灵敏度介质折射率测量,进一步,利用介质的折射率与介质温度间的关系实现温度测量。由于光子晶体光纤和金属的几何尺寸和结构同样会影响共振波长,因此当光纤传感器收到应力影响产生应变时,会使温度的测量结果产生偏差。但是目前的基于表面等离子体共振技术的光纤传感器无法消除应变对测量 ...
【技术保护点】
1.一种基于表面等离子体共振及应变补偿的光纤温度传感器,其特征在于,主要结构为传感光纤,该传感光纤为实心的光子晶体光纤,光子晶体光纤的介质孔以纤芯为中心呈正六边形多层排布,介质孔排布层数至少两层,介质孔的直径与任意两个相邻的介质孔间距离的比值是3:5,由纤芯向外的第二层六边形介质孔层的相对边中心位置的两个介质孔内壁分别镀有金属薄膜,所述金属薄膜采用能产生表面等离子体共振的金属材料;所述镀有金属薄膜的一个介质孔及同层相邻的两个介质孔中填充介质A,所述介质A的折射率与温度间为负相关关系;介质A未填充的所有介质孔中填充介质B,所述介质B的折射率不受温度影响。
【技术特征摘要】
1.一种基于表面等离子体共振及应变补偿的光纤温度传感器,其特征在于,主要结构为传感光纤,该传感光纤为实心的光子晶体光纤,光子晶体光纤的介质孔以纤芯为中心呈正六边形多层排布,介质孔排布层数至少两层,介质孔的直径与任意两个相邻的介质孔间距离的比值是3:5,由纤芯向外的第二层六边形介质孔层的相对边中心位置的两个介质孔内壁分别镀有金属薄膜,所述金属薄膜采用能产生表面等离子体共振的金属材料;所述镀有金属薄膜的一个介质孔及同层相邻的两个介质孔中填充介质A,所述介质A的折射率与温度间为负相关关系;介质A未填充的所有介质孔中填充介质B,所述介质B的折射率不受温度影响。2.根据权利要求1所述基于表面等离子体共振及应变补偿的光纤温度传感器,其特征在于,所述介质孔间距离为2μm。3.根据权利要求1所述基于表面等离子体共振及应变补偿的光纤温度传感器,其特征在于,传感光纤外包裹保护套管。4.根...
【专利技术属性】
技术研发人员:韩博,陆科,
申请(专利权)人:辽宁省计量科学研究院,
类型:发明
国别省市:辽宁,21
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