【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及的是一种基于马赫曾德尔干涉效应的光纤温度传感装置，属于光纤传感。
技术介绍
1、近年来，温度传感技术得到了迅速发展，在航空航天、医学、海底环境检测、地质勘探和电力系统等领域被广泛应用，并发挥着重要的作用。相对于传统传感器，光纤温度传感器以其体积小、重量轻、灵敏度高、响应快、抗电磁干扰、具有遥感能力和复用的可行性等独特优势而备受关注。基于光纤传感器的优点，测量温度成为了光纤传感器的重要应用之一。
2、目前已实现的光纤温度传感装置类型主要有光纤布拉格光栅、法布里-珀罗干涉型、马赫-曾德尔干涉型、d型光纤结构等。
3、文献“md.aslam mollah,s.m.riazul islam,md.yousufali,et.al.plasmonictem perature sensor using d-shapedphotoniccrystalfiber[j].resultsinphysics,2020,16：102966”提出了一种基于d形光子晶体光纤(pcf)的近红外(900～1900nm)高灵敏度等离子体温度传感器。采用基于有限元法的仿真工具对传感器进行了设计，并采用波长询问法对传感器的传感性能进行了研究。仿真结果表明，在10℃～70℃的温度范围内，最大可能灵敏度为110nm/℃，但该文献只基于仿真，并未进行实验，其次d型光子晶体光纤属于微纳结构光纤，需要昂贵的pcf或d型光纤和复杂的熔接工艺，不适合应用到产品当中。
4、文献“tiegen liu,yaofei chen,qun h
5、文献“mao-qing chen,yong zhao,feng xia,et.al.high ensitivitytemperature sensor based on fiber air-microbubble fabry-perot interferometerwith pdms-filled hollow-core fiber[j].sensors and actuators a,2018,275：60-66”提出了一种基于空心光纤(hcf)中pdms填充空气-微泡法布里-珀罗腔的微型高灵敏度光纤温度传感器，并进行了实验验证。该传感器由单模光纤(smf)与空心光纤(hcf)拼接而成，实验结果表明，该传感器具有2.7035nm/°的高温灵敏度，在51.2℃～70.5℃的范围内具有较高的线性响应。但由于空气-微泡fp空腔传感结构中存在三个主要反射面，因此形成了双fpi(薄fpi和厚fpi)的叠加干涉谱，对温度测量有一定的干扰。
6、文献“susana silva,edwin g.p.pachon,marcos a.r.franco,et.al.ultrahigh-sensitivity temperature fiber sensor based on multimode interference[j].applied optics,2012,51(16)”提出了一种依赖于单模-多模-单模(sms)光纤结构的纯二氧化硅多模光纤(无芯mmf)部分中的自成像效应的传感装置。该结构实现了低成本小型化的光纤传感器，但无法实现对外部环境温度的测量，并且由于无芯多模光纤纤芯较大，包含模式也更多，因此光谱半宽高较大，灵敏度较低。
7、本专利技术的主要目的在于提供一种结构简单紧凑、抗干扰能力强的光纤温度传感装置。该结构的传感器可以弥补现有光纤温度传感器在实际应用中抗干扰能力差、制备工艺复杂、制作成本昂贵、灵敏度低等不足。
技术实现思路
1、本专利技术提供的是一种基于马赫曾德尔干涉效应的光纤温度传感装置。
2、本专利技术提供的一种基于马赫曾德尔干涉效应的光纤温度传感装置是这样实现的：
3、一种基于马赫曾德尔干涉效应的光纤温度传感装置。其特征是：它由宽带光源(1)、传输光纤(2)、传感元(3)、电控恒温箱(4)、温度计(5)、光信号处理器(6)组成；传感元(3)由一段可见光单模光纤(3-2)两端无错位熔接单模光纤(3-1)、(3-3)组成。
4、本专利技术基于马赫-曾德尔干涉效应设计出一种透射式磁场传感单元，相干光由宽带光源激发，通过传输光纤耦合进传感元(3)，传感元(3)由一段可见光单模光纤(3-2)两端无错位熔接单模光纤(3-1)、(3-3)组成，激光从宽带光源发出，由传输光纤耦合进入传感元的第一可见光单模光纤(3-1)，由于可见光单模光纤纤芯直径小于单模光纤纤芯直径，因此在传输光纤与可见光单模光纤的熔接处，一部分纤芯模式被耦合进入包层并以包层模式的形式向前传输，包层模式再次经光纤模式耦合单元耦合进入第二单模光纤(3-2)的纤芯，与在纤芯中传输的纤芯模式发生干涉，干涉i可由式1表示：
5、
6、其中，icore、iclad分别代表纤芯和包层模式的光强，是它们之间的相位差。输出光强最小的波长由式2可得：
7、
8、相干光继续向前传播并在单模光纤与第二可见光单模光纤熔接处再次产生干涉，其中包层模式比较容易受外界环境参量的影响，进而引起相位差的改变，产生干涉峰的位移，实现对外界环境参量测量的目的。
9、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
10、1、本专利技术所述的传感装置结构简单，所用的传感单元由两段可见光单模光纤对芯熔接一段单模光纤，制作备过程简易，成本低，复现性能优良。
11、2、采用可见光单模光纤-单模光纤-可见光单模光纤的级联结构，具有极强的外部折射率抗干扰能力，有利于复杂环境下的温度检测。
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1.一种基于马赫曾德尔干涉效应的光纤温度传感装置。其特征是：它由宽带光源(1)、传输光纤(2)、传感元(3)、电控恒温箱(4)、温度计(5)、光信号处理器(6)组成；传感元(3)由单模光纤(3-2)两端无错位熔接可见光单模光纤(3-1)、(3-3)组成。
2.根据权利要求1所述的一种基于马赫曾德尔干涉效应的光纤温度传感装置。其特征是：相干光由宽带光源(1)发出，被传输光纤(2)耦合进传感元(3)，传感元(3)置于电控恒温箱(4)中，采用温度计(5)观测传感元(3)的温度变化，传感元(3)另一端通过传输光纤(6)与光信号处理器(6)相连。
3.根据权利要求1所述的一种基于马赫曾德尔干涉效应的光纤温度传感装置，其特征是：所述的传感元(3)由一段单模光纤(3-2)两端无错位熔接可见光单模光纤(3-1)、(3-3)。单模光纤(3-2)及可见光单模光纤(3-2)由定长切割刀制备，再使用光纤熔接机将单模光纤(3-2)两端与可见光单模光纤(3-1)、(3-3)无错位熔接。
4.根据权利要求1所述的一种基于马赫曾德尔干涉效应的光纤温度传感装置，其特征是：所述的
5.根据权利要求1所述的一种基于马赫曾德尔干涉效应的光纤温度传感装置，其特征是：所述的单模光纤(3-2)的长度为L，L≥15000um，L≤20000um。
6.根据权利要求1所述的一种基于马赫曾德尔干涉效应的光纤温度传感装置，其特征是：所述的可见光单模光纤(3-1)、(3-3)的长度为L，L≥1000um，L≤2000um。
7.根据权利要求1所述的一种基于马赫曾德尔干涉效应的光纤温度传感装置，其特征是：所述的电控恒温箱(3-4)是数码管显示式电热温度调节箱，温度调节范围为T，T≥20℃，T≤200℃。
8.根据权利要求1所述的一种基于马赫曾德尔干涉效应的光纤温度传感装置，其特征是：所述的传感元(3)的两端通过传输光纤(2)与宽带光源(1)和光信号处理器(6)相连，传输光纤(2)与各器件之间通过光纤熔融连接的方式连接，且传输光纤(2)为单模光纤。
9.根据权利要求1所述的一种基于马赫曾德尔干涉效应的光纤温度传感装置，其特征是：所述的光信号处理器(6)是光谱仪，波段范围为600nm～1700nm。
...【技术特征摘要】
1.一种基于马赫曾德尔干涉效应的光纤温度传感装置。其特征是：它由宽带光源(1)、传输光纤(2)、传感元(3)、电控恒温箱(4)、温度计(5)、光信号处理器(6)组成；传感元(3)由单模光纤(3-2)两端无错位熔接可见光单模光纤(3-1)、(3-3)组成。
2.根据权利要求1所述的一种基于马赫曾德尔干涉效应的光纤温度传感装置。其特征是：相干光由宽带光源(1)发出，被传输光纤(2)耦合进传感元(3)，传感元(3)置于电控恒温箱(4)中，采用温度计(5)观测传感元(3)的温度变化，传感元(3)另一端通过传输光纤(6)与光信号处理器(6)相连。
3.根据权利要求1所述的一种基于马赫曾德尔干涉效应的光纤温度传感装置，其特征是：所述的传感元(3)由一段单模光纤(3-2)两端无错位熔接可见光单模光纤(3-1)、(3-3)。单模光纤(3-2)及可见光单模光纤(3-2)由定长切割刀制备，再使用光纤熔接机将单模光纤(3-2)两端与可见光单模光纤(3-1)、(3-3)无错位熔接。
4.根据权利要求1所述的一种基于马赫曾德尔干涉效应的光纤温度传感装置，其特征是：所述的宽带光源(1)采用的...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘厚权，任文强，沈国威，张玉婷，
申请(专利权)人：桂林电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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