【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及光纤低频振动传感，尤其涉及一种光纤低频振动传感器、传感系统及上述传感器制备方法。
技术介绍
1、低频振动监测在国防建设以及国民生产中有着非常重要的意义，如大型建筑物、铁路轨道结构变形、桥梁、工厂油气泄漏等的安全监测，传统的大多数振动传感器是基于压电或磁电效应原理的电子式振动传感器，在一些恶劣的环境下，如存在电磁干扰的环境，会使得这类电子式振动传感器无法正常工作。光纤传感器因其体积小、分辨高、无电磁干扰等优点，使其成为能够克服上述电子式传感器缺陷的绝佳解决方案。
2、目前，已经有很多研究者进行过光纤低频振动传感器的研究，然而还存在一些问题。一方面，为了使光纤传感器均能够实现高精度的振动监测，需要安装一些振动传能构件在光纤结构上，最终导致了光纤传感器封装体积较大的问题。例如，在专利号为cn205483248u的“光纤低频振动传感器”，其特征在于加装滑动摆块作为振动元件，实现了0.1-1000hz的频率响应。然而该传感器的体积较大，大于40mm×20mm。另一方面，这类光纤振动传感器都是固态的，而固体材料往往具有较高的杨氏模量。例如，在专利号为cn109374113b的“末端集成微气泡的微纳光纤光栅二维振动传感器及其制作方法”，其特征在于振动信号使得悬臂梁发生微小弯曲和f-p腔的腔长发生周期性的改变，以实现二维振动信号响应。然而由于该光纤结构为纯二氧化硅固体结构，具有较高的杨氏模量，因此不能实现对低频振动信号的检测。为了提高此类固态振动传感器的低频响应，研究者们通常需要进行结构设计来实现传感器较高的低频响应，
技术实现思路
1、为解决
技术介绍
中存在的技术问题，本专利技术提出一种光纤低频振动传感器、传感系统及上述传感器制备方法。
2、本专利技术提出的一种光纤低频振动传感器，包括：单模光纤和第一空芯光纤；
3、单模光纤熔接在第一空芯光纤的上端，第一空芯光纤下端通过封堵结构封闭，第一空芯光纤内部容纳有填充液体，填充液体内形成气泡。
4、优选地，封堵结构采用一端封闭的第二空芯光纤，第二空芯光纤的内径小于第一空芯光纤的内径，第二空芯光纤的开口端熔接在第一空芯光纤的第二端且二者内部连通形成填充液体容纳腔。
5、优选地，第一空芯光纤、第二空芯光纤和单模光纤的外径相等。
6、优选地，液体采用包含乙醇的低粘滞性液体；
7、优选地，液体采用75-95％的乙醇水溶液。
8、优选地，气泡侧壁与第一空芯光纤内壁相切。
9、本专利技术还提出一种光纤低频振动传感系统，包括红外激光光源、光谱仪和环形器和上述的光纤低频振动传感器；
10、单模光纤远离第一空芯光纤一端与环形器连接，红外激光光源用于通过环形器向所述传感器发射红外激光信号，光谱仪用于通过环形器接收所述传感器的探测信号。
11、优选地，红外激光光源采用1550nm激光光源。
12、本专利技术中，所提出的光纤低频振动传感器和传感系统，单模光纤熔接在第一空芯光纤的上端，第一空芯光纤下端通过封堵结构封闭，第一空芯光纤内部容纳有填充液体，填充液体内形成气泡。本专利技术的传感器，结构简单，微型化，一方面，利用红外激光的光热效应使液腔内液体产生温度梯度，由于马兰戈尼效应，进而实现液腔内的气泡悬浮，另一方面，红外激光作为信号光源；检测时，外部振动引起液体流动，进而带动悬浮气泡振荡，改变干涉腔长，通过干涉光的强度，检测振动信号，从而实现高灵敏度抗干扰低频振动检测。
13、本专利技术还提出一种根据上述的光纤低频振动传感器的制备方法，包括下列步骤：
14、s1、通过光纤熔接机将单模光纤熔接到第一空芯光纤一端，将第二空芯光纤熔接在第一空芯光纤远离单模光纤一端，形成光纤结构；
15、s2、将所述光纤结构竖直放置，使得单模光纤位于第一空芯光纤上方且第二空芯光纤位于第一空芯光纤下方，从第二空芯光纤远离第一空芯光纤一端注入所述液体，在第一空芯光纤内形成悬浮在液体中的气泡；
16、s3、通过熔融拉锥技术将第二空芯光纤下端密封。
17、优选地，在s2中，所述从第二空芯光纤远离第一空芯光纤一端注入所述液体，具体为，将通过注射器与第二空芯光纤远离第一空芯光纤一端连接向所述填充液体容纳腔内注入液体。
18、优选地，在s2中，根据所述填充液体容纳腔内的压强控制所述液体的注入量，使得气泡侧壁与第一空芯光纤相切。
19、本专利技术中，所提出的光纤低频振动传感器制备方法，其技术效果与上述传感器类似，因此不再赘述。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种光纤低频振动传感器，其特征在于，包括：单模光纤(1)和第一空芯光纤(2)；
2.根据权利要求1所述的光纤低频振动传感器，其特征在于，封堵结构采用一端封闭的第二空芯光纤(3)，第二空芯光纤(3)的内径小于第一空芯光纤(2)的内径，第二空芯光纤(3)的开口端熔接在第一空芯光纤(2)的第二端且二者内部连通形成填充液体容纳腔。
3.根据权利要求1所述的光纤低频振动传感器，其特征在于，第一空芯光纤(2)、第二空芯光纤(3)和单模光纤(1)的外径相等。
4.根据权利要求1所述的光纤低频振动传感器，其特征在于，液体采用包含乙醇的低粘滞性液体；
5.根据权利要求1所述的光纤低频振动传感器，其特征在于，气泡(4)侧壁与第一空芯光纤(2)内壁相切。
6.一种光纤低频振动传感系统，其特征在于，包括红外激光光源(10)、光谱仪(20)、环形器(30)和根据权利要求1-5任一项所述的光纤低频振动传感器；
7.根据权利要求6所述的光纤低频振动传感系统，其特征在于，红外激光光源(10)采用1550nm激光光源。
8.一
9.根据权利要求8所述的光纤低频振动传感器的制备方法，其特征在于，在S2中，所述从第二空芯光纤(3)远离第一空芯光纤(2)一端注入所述液体，具体为，将通过注射器与第二空芯光纤(3)远离第一空芯光纤(2)一端连接向所述填充液体容纳腔内注入液体。
10.根据权利要求9所述的光纤低频振动传感器的制备方法，其特征在于，在S2中，根据所述填充液体容纳腔内的压强控制所述液体的注入量，使得气泡(4)侧壁与第一空芯光纤(2)相切。
...【技术特征摘要】
1.一种光纤低频振动传感器，其特征在于，包括：单模光纤(1)和第一空芯光纤(2)；
2.根据权利要求1所述的光纤低频振动传感器，其特征在于，封堵结构采用一端封闭的第二空芯光纤(3)，第二空芯光纤(3)的内径小于第一空芯光纤(2)的内径，第二空芯光纤(3)的开口端熔接在第一空芯光纤(2)的第二端且二者内部连通形成填充液体容纳腔。
3.根据权利要求1所述的光纤低频振动传感器，其特征在于，第一空芯光纤(2)、第二空芯光纤(3)和单模光纤(1)的外径相等。
4.根据权利要求1所述的光纤低频振动传感器，其特征在于，液体采用包含乙醇的低粘滞性液体；
5.根据权利要求1所述的光纤低频振动传感器，其特征在于，气泡(4)侧壁与第一空芯光纤(2)内壁相切。
6.一种光纤低频振动传感系统，其特征在于，包括红外激光光源...
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