本申请实施例涉及光纤传感的技术领域，尤其涉及一种温度传感头和温度传感器。其中，一种温度传感头包括：单模光纤和空芯光纤，单模光纤和空芯光纤同轴设置；空芯光纤内设有第一PDMS腔和第二PDMS腔，第一PDMS腔和第二PDMS腔之间设有空气腔；单模光纤与第一PDMS腔之间具有第一界面、第一PDMS腔与空气腔之间具有第二界面、空气腔与第二PDMS腔之间具有第三界面、第一界面、第二界面和第三界面均用于反射从单模光纤的纤芯入射的光束。本申请提供的一种温度传感头和温度传感器进一步增大了温度传感器的温度响应灵敏度，同时进一步增大了光学游标效应的放大倍率。
【技术实现步骤摘要】
一种温度传感头和温度传感器
本申请实施例涉及光纤传感的
，尤其涉及一种温度传感头和温度传感器。
技术介绍
光纤传感器具有抗腐蚀、抗电磁干扰、结构紧凑、稳定性好、灵敏度高等优点，已经广泛应用于各个传感领域，比如能源环保、工矿企业、航空航天、医药卫生等领域。在众多光纤传感器当中，光纤法布里-珀罗干涉计由于其制作简单、稳定性好、结构紧凑和灵敏度高等独特优点，受到了广泛关注，特别是光纤温度传感器。为了提高温度传感器的灵敏度，近年来基于光学游标效应的光纤温度传感器受到了广泛关注。光学游标效应的原理是：当两个自由光谱范围接近但不相等的两个干涉计级联后，干涉谱中会出现包络，当外界温度变化时，包络的平移量远大于传感干涉计的平移量，即干涉计级联后灵敏度远大于单个传感干涉计。但是，现有技术中基于光学游标效应的光纤温度传感器的灵敏度依然有待提高。
技术实现思路
鉴于上述问题，本申请实施例提供了一种温度传感头和温度传感器，其进一步增大了温度传感器的温度响应灵敏度，同时进一步增大了光学游标效应的放大倍率。根据本申请实施例的一个方面，提供了一种温度传感头，包括：单模光纤和空芯光纤，单模光纤和空芯光纤同轴设置；空芯光纤内设有第一PDMS腔和第二PDMS腔，第一PDMS腔和第二PDMS腔之间设有空气腔；单模光纤与第一PDMS腔之间具有第一界面、第一PDMS腔与空气腔之间具有第二界面、空气腔与第二PDMS腔之间具有第三界面、第一界面、第二界面和第三界面均用于反射从单模光纤的纤芯入射的光束。在一些实施例中，空芯光纤包括第一空芯光纤和第二空芯光纤，第一PDMS腔位于第一空芯光纤内，第二PDMS腔位于第二空芯光纤内，第一空芯光纤和第二空芯光纤之间密封连接。在一些实施例中，传感头还包括石英管，第一空芯光纤和第二空芯光纤相邻的端部均位于石英管内，石英管的内孔与第一空芯光纤的外壁及第二空芯光纤的外壁之间密封连接。在一些实施例中，第一空芯光纤和第二空芯光纤相邻的端部之间相互分离，空气腔位于第一空芯光纤和第二空芯光纤的端部之间。在一些实施例中，单模光纤的端部和第一空芯光纤的端部之间熔接密封。在一些实施例中，定义第一PDMS腔的长度为L1，空气腔的长度为L2，光在PDMS中的折射率为n1，光在空气中的折射率为n2，L1与L2满足关系：0.90n1L1≤n2L2≤0.99n1L1；或者，1.01n1L1≤n2L2≤1.10n1L1。在一些实施例中，第一PDMS腔的直径大于或等于单模光纤的内径。在一些实施例中，空气腔的直径大于或等于第一PDMS腔的直径在一些实施例中，第二空芯光纤远离第一空芯光纤的一端的端面与第二空芯光纤的轴线之间的夹角不为直角。根据本申请实施例的另一方面，提供了一种温度传感器，包括：宽谱光源、光纤环形器和光谱仪，以及上述实施例的温度传感头；宽谱光源发出的入射光能够经光纤环形器进入温度传感头，且温度传感头能够使入射光依次经过第一界面、第二界面和第三界面的反射形成反射光，且反射光经光纤环形器后还能够被光谱仪接收以形成干涉谱。本申请实施例的传感头利用PDMS和空气对温度具有相反的温度响应的原理，通过在第一PDMS腔和第二PDMS腔之间设置空气腔，使得温度增大时，空气腔两侧的PDMS热膨胀同时挤压空气腔，从而进一步增大了温度传感器中空气腔的温度响应灵敏度，同时进一步增大了温度游标效应的放大倍率。上述说明仅是本申请实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本申请实施例一种温度传感头的结构示意图。图2为本申请实施例一种温度传感头的制备方法流程图。图3为本申请实施例一种温度传感器的结构示意图。图4为本申请实施例中，光谱强度随入射光的波长变化的曲线图，图中示出了包络曲线位置。图5为仅有第一PDMS腔时，光谱强度随入射光波长变化的曲线在温度变化前后的平移量的示意图。图6为仅有空气腔时，光谱强度随入射光波长变化的曲线在温度变化前后的平移量的示意图。图7为两段PDMS腔和空气腔叠加时，光谱强度随入射光波长变化的曲线在温度变化前后的示意图。附图说明：10、单模光纤；20、空芯光纤；201、第一空芯光纤；202、第二空芯光纤；21、第一PDMS腔；22、第二PDMS腔；23、空气腔；210、第一界面；220、第二界面；230、第三界面；30、石英管；1、温度传感器；11、宽谱光源；12、光纤环形器；13、温度传感头；14、光谱仪。具体实施方式为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的
的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本申请的说明书和权利要求书及附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖而不排除其它的内容。单词“一”或“一个”并不排除存在多个。在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语“实施例”并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本申请的温度传感头(13)和温度传感器的具体结构进行限定。例如，在本申请的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序，可以本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种温度传感头，其特征在于，包括：单模光纤(10)和空芯光纤(20)，所述单模光纤(10)和所述空芯光纤(20)同轴设置；/n所述空芯光纤(20)内设有第一PDMS腔(21)、第二PDMS腔(22)，所述第一PDMS腔(21)和所述第二PDMS腔(22)之间设有空气腔(23)；/n所述单模光纤(10)和所述第一PDMS腔(21)之间具有第一界面(210)、所述第一PDMS腔(21)和所述空气腔(23)之间具有第二界面(220)、所述空气腔(23)和所述第二PDMS腔(22)之间具有第三界面(230)、所述第一界面(210)、第二界面(220)和所述第三界面(230)均用于反射从所述单模光纤(10)的纤芯入射的光束。/n
【技术特征摘要】
1.一种温度传感头，其特征在于，包括：单模光纤(10)和空芯光纤(20)，所述单模光纤(10)和所述空芯光纤(20)同轴设置；
所述空芯光纤(20)内设有第一PDMS腔(21)、第二PDMS腔(22)，所述第一PDMS腔(21)和所述第二PDMS腔(22)之间设有空气腔(23)；
所述单模光纤(10)和所述第一PDMS腔(21)之间具有第一界面(210)、所述第一PDMS腔(21)和所述空气腔(23)之间具有第二界面(220)、所述空气腔(23)和所述第二PDMS腔(22)之间具有第三界面(230)、所述第一界面(210)、第二界面(220)和所述第三界面(230)均用于反射从所述单模光纤(10)的纤芯入射的光束。
2.根据权利要求1所述的温度传感头，其特征在于，所述空芯光纤(20)包括第一空芯光纤(201)和第二空芯光纤(202)，所述第一PDMS腔(21)位于所述第一空芯光纤(201)内，所述第二PDMS腔(22)位于所述第二空芯光纤(202)内，所述第一空芯光纤(201)和所述第二空芯光纤(202)之间密封连接。
3.根据权利要求2所述的温度传感头，其特征在于，所述温度传感头(13)还包括石英管(30)，所述第一空芯光纤(201)和所述第二空芯光纤(202)相邻的端部均位于所述石英管(30)内，所述石英管(30)的内孔与所述第一空芯光纤(201)的外壁及所述第二空芯光纤(202)的外壁之间密封连接。
4.根据权利要求3所述的温度传感头，其特征在于，所述第一空芯光纤(201)和所述第二空芯光纤(202)相邻的端部之间相互分离，所述空气腔(23)位于所述第一空芯光纤(201)和所述第二空芯光纤...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨玉强，师文庆，王骥，刘洺辛，牟小光，
申请(专利权)人：广东海洋大学，
类型：发明
国别省市：广东;44
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