一种F-P干涉型温度应变双参量传感器及其制备方法技术

本发明专利技术涉及传感器技术领域，具体涉及一种F

【技术实现步骤摘要】
一种F
‑
P干涉型温度应变双参量传感器及其制备方法


[0001]本专利技术涉及传感器
，具体涉及一种F
‑
P干涉型温度应变双参量传感器及其制备方法。

技术介绍

[0002]由于压力容器的缺陷生长造成的应变量通常十分微小，对于检测人员的技能以及设备的精度要求也随着提高。随着压力容器时间长度增加，压力容器服役时经常遇到安全的问题。特别是储存一些易燃易爆、具有强烈腐蚀性或者毒性的化工原料的压力容器，在服役过程中的安全性受到越来越多的关注和重视。
[0003]压力容器在工作时无法从内部直接对损伤进行测量，需要通过检测压力容器的形变得到缺陷的形貌特征只能通过测量压力容器的形变实现压力容器内压强或压力的探测。F
‑
P(法布里
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珀罗)干涉型光纤应变传感器在测量应变时具有较高的灵敏度。但是F
‑
P腔也容易受到环境温度的影响，使得测量不准确。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提供了一种F
‑
P干涉型温度应变双参量传感器，包括空芯光纤、第一光纤、第二光纤、第一固定部、第二固定部；第一光纤和第二光纤分别从空芯光纤的两端伸入空芯光纤，第一光纤和空芯光纤之间、第二光纤和空芯光纤之间均设有紫外胶；在空芯光纤内，第一光纤的第一端面和第二光纤的第二端面之间设有间隙；在第一光纤内靠近第一端面处设有第一栅区；第一固定和第二固定部分别固定在空芯光纤外侧的两端。
[0005]更进一步地，第一光纤和第二光纤为单模光纤，用以将光场的能量主要集中在F
‑
P腔的中部，便于光探测器探测。
[0006]更进一步地，第一固定部和第二固定部环绕地固定在空芯光纤的外侧，使得第一固定部和第二固定部更牢固地固定在空芯光纤的外侧。
[0007]更进一步地，在第一光纤外，所述紫外胶不设置在第一栅区的外侧，以便于在第一固定部和第二固定部之间施加轴向力时，第一栅区不受到拉力作用，也就是说第一栅区仅受到环境温度的影响。
[0008]更进一步地，第二端面上设有贵金属膜，以便于在第一端面和第二端面之间形成更强的聚集光场，便于光探测器探测。
[0009]更进一步地，贵金属膜的厚度小于20纳米。
[0010]更进一步地，贵金属膜的材料为金。
[0011]更进一步地，在第二光纤内靠述第二端面处设有第二栅区。
[0012]更进一步地，第二栅区的中心波长与第一栅区的中心波长不相等。
[0013]上述F
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P干涉型温度应变双参量传感器的制备方法包括以下步骤：
[0014]S1，将第一光纤远离第一栅区的一端去除一定长度的涂覆层后和跳线进行熔接；
[0015]S2，准备一段合适长度的空芯光纤，用酒精擦拭干净；
[0016]S3，第一光纤的另一端去除涂覆层后，用酒精擦拭干净；
[0017]S4，将另一段光纤从空芯光纤的两端先后插入空芯光纤，去除空芯光纤内部直径较大的杂质；
[0018]S5，用光纤切割机切割第一栅区，保留一定长度的第一栅区，放电清理端面后，放在熔接机中确定第一光纤的第一端面平整；
[0019]S6，将第一光纤中有第一栅区的一端插入空芯光纤，并用紫外胶固定；
[0020]S7，用光纤切割机切割第二光纤，放电清理端面后，放在熔接机中确定第二光纤的端面平整；
[0021]S8，将第二光纤的切割端面一端从空芯光纤的另一端插入空芯光纤；
[0022]S9，调整第二光纤的第二端面与第一光纤的第一端面之间的距离，使得第一端面和第二端面之间形成F
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P腔。
[0023]本专利技术的有益效果：本专利技术提供了一种F
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P干涉型温度应变双参量传感器，包括空芯光纤、第一光纤、第二光纤、第一固定部、第二固定部；第一光纤和第二光纤分别从空芯光纤的两端伸入空芯光纤，第一光纤和空芯光纤之间、第二光纤和空芯光纤之间均设有紫外胶；在空芯光纤内，第一光纤的第一端面和第二光纤的第二端面之间设有间隙；在第一光纤内靠近第一端面处设有第一栅区；第一固定和第二固定部分别固定在空芯光纤外侧的两端。使用时，第一固定部和第二固定部固定在压力容器的外表面上，也可以将本专利技术直接粘附在容器壁上，第一光纤通过光环形器连接连续谱光源和光探测器。在本专利技术中，第一端面和第二端面之间形成F
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P腔，用以测量第一固定部和第二固定部之间的轴向应力或位移，由F
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P腔的共振波长移动确定第一固定部和第二固定部之间的应变或位移。第一栅区用以测量环境的温度，具体地通过光探测器探测反射光的中心波长，由反射光的中心波长移动确定环境温度。也就是说，本专利技术能够同时测量温度和应变两个参数，利用温度测量结果对由温度造成的F
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P腔形变进行修正，降低了由温度变化造成的误差。因此，本专利技术能够实现应变的高精确度测量，增强了传感器的抗干扰能力。
[0024]以下将结合附图对本专利技术做进一步详细说明。
附图说明
[0025]图1是一种F
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P干涉型温度应变双参量传感器的示意图。
[0026]图2是又一种F
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P干涉型温度应变双参量传感器的示意图。
[0027]图3是温度测试过程中的传感器光谱图。
[0028]图4是不同温度时第一栅区的中心波长。
[0029]图5是不同温度时第二栅区的中心波长。
[0030]图6是不同温度时F
‑
P腔的共振波长。
[0031]图7是轴向拉伸应变谱线漂移图。
[0032]图8是不同温度时第一栅区的中心波长。
[0033]图9是不同温度、不同应变时F
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P腔的共振波长。
[0034]图中：1、空芯光纤；2、第一光纤；3、第二光纤；4、紫外胶；5、第一端面；6、第二端面；7、第一栅区；8、第一固定部；9、第二固定部；10、第二栅区。
具体实施方式
[0035]为进一步阐述本专利技术达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本专利技术的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
[0036]实施例1
[0037]本专利技术提供了一种F
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P干涉型温度应变双参量传感器，如图1所示，该传感器包括空芯光纤1、第一光纤2、第二光纤3、第一固定部8、第二固定部9。第一光纤2和第二光纤3包括纤芯和包层，或者第一光纤2和第二光纤3包括纤芯和部分包层。第一光纤2和第二光纤3分别从空芯光纤1的两端伸入空芯光纤1。第一光纤2和第二光纤3可以为单模光纤，也可以为多模光纤。优选地，第一光纤2和第二光纤3为单模光纤，用以将光场的能量主要集中在F
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P腔的中部，便于光探测器探测。第一光纤2和空芯光纤1之间、第二光纤2和空芯光纤1之间均设有紫外胶4；紫外胶4将空芯光纤1固定在第一光本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种F
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P干涉型温度应变双参量传感器，包括空芯光纤、第一光纤、第二光纤、第一固定部、第二固定部；所述第一光纤和所述第二光纤分别从所述空芯光纤的两端伸入所述空芯光纤，所述第一光纤和所述空芯光纤之间、所述第二光纤和所述空芯光纤之间均设有紫外胶；在所述空芯光纤内，所述第一光纤的第一端面和所述第二光纤的第二端面之间设有间隙；在所述第一光纤内靠近所述第一端面处设有第一栅区；所述第一固定和所述第二固定部分别固定在所述空芯光纤外侧的两端。2.如权利要求1所述的F
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P干涉型温度应变双参量传感器，其特征在于：所述第一光纤和所述第二光纤为单模光纤。3.如权利要求1所述的F
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P干涉型温度应变双参量传感器，其特征在于：所述第一固定部和所述第二固定部环绕地固定在所述空芯光纤的外侧。4.如权利要求1所述的F
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P干涉型温度应变双参量传感器，其特征在于：在所述第一光纤外，所述紫外胶不设置在所述第一栅区的外侧。5.如权利要求1
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4任一项所述的F
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P干涉型温度应变双参量传感器，其特征在于：所述第二端面上设有贵金属膜。6.如权利要求5所述的F
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P干涉型温度应变双参量传感器，其特征在于：所述贵金属膜的厚度小于20纳米。7.如权利要求6所述的F
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P干涉型温度应变双参量传感器，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘琦，秦忠宝，安廖辉，郭剑锋，邹子杰，高嵩，
申请(专利权)人：中国人民解放军火箭军工程大学，
类型：发明
国别省市：