【技术实现步骤摘要】
本申请涉及光纤传感器件领域，特别涉及一种双参数传感器及双参数传感系统。
技术介绍
1、光纤传感具有许多优点，比如高灵敏度、电磁免疫性、小型化和轻量化、高温和腐蚀性环境适用性、快速响应等。这些优点使光纤传感器在多个领域，包括工业、医疗、通信、环境监测和安全应用中得到广泛应用。
2、光纤传感器的主要结构包括：光纤模态干涉仪mi、布拉格光栅fbg、法布里-珀罗干涉仪fpi等。其中法布里-珀罗干涉仪fpi具有结构配置简单、宽波长范围、稳定性好等优点，广泛用于监测温度、压力、折射率、应变等多项重要参数。
3、面对实际应用中的复杂传感应用，仅仅对单一参数的传感测量并不能符合需求。
4、然而，在使用光纤传感器同时测量多个物理参数时，不同参数引起的交叉灵敏度是不可避免要解决的问题。
5、目前许多工作针对法布里-珀罗干涉仪fpi传感器的交叉灵敏度的解决办法是搭配布拉格光栅fbg、光纤模态干涉仪mi等单一参数响应的光纤传感器。通过对单一响应传感器物理参数的读取来消除法布里-珀罗干涉仪fpi传感器的交叉灵敏度的影响。但是，这种方法依然存在一些缺点，比如：
6、(1)另外搭配单一参数响应的光纤传感器的过程往往是复杂的。
7、(2)加入的光纤传感器与原先的法布里-珀罗干涉仪fpi传感器并不是一个紧凑的整体，导致整个传感结构过于冗杂，不符合光纤器件小型化的发展趋势。
技术实现思路
1、本申请实施例提供一种双参数传感器及双参数传感系统，在一
2、第一方面，提供了一种双参数传感器，其包括：
3、多芯光纤，所述多芯光纤具有至少两个纤芯，所述多芯光纤的一端面为平整端面；
4、空腔结构，所述空腔结构设置于所述平整端面上，且所述空腔结构具有一与所述平整端面平行的第一反射面，所述第一反射面与其中一纤芯正对设置，并在所述第一反射面与该纤芯之间形成空腔；
5、实心结构，所述实心结构设置于所述平整端面上，且所述实心结构远离所述平整端面的一端为与所述平整端面平行的第二反射面，所述第二反射面与另外一纤芯正对设置。
6、一些实施例中，所述空腔结构包括反射部以及支撑杆，所述反射部的内壁形成所述第一反射面，所述反射部通过所述支撑杆连接在所述平整端面上。
7、一些实施例中，所述反射部通过多个支撑杆连接于所述平整端面上，相邻的两个所述支撑杆之间形成间隙。
8、一些实施例中，所述第一反射面的面积不小于对应的纤芯的模场面积。
9、一些实施例中，所述第二反射面的面积不小于对应的纤芯的模场面积。
10、一些实施例中，所述空腔结构和所述实心结构采用相同的受热膨胀材料。
11、一些实施例中，所述受热膨胀材料包括光刻胶或光敏树脂聚合物。
12、一些实施例中，所述空腔结构和所述实心结构通过3d打印技术打印而成。
13、第二方面，提供了一种双参数传感系统，其包括：
14、依次连接的第一光源、第一环形器和扇入扇出器件；
15、依次连接的第二光源、第二环形器和所述扇入扇出器件；
16、以及，如上任一所述的双参数传感器，所述双参数传感器的多芯光纤与所述扇入扇出器件相连；
17、其中，所述第一环形器和所述第二环形器通过耦合器连接于光谱仪上；
18、所述第一光源与所述第二光源的波段不同。
19、一些实施例中，所述第一光源的波段为1500nm～1540nm；
20、所述第二光源的波段为1540nm～1580nm。
21、本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：
22、入射光从所述多芯光纤第一处的所述纤芯射入空腔结构，从第二处的所述纤芯射入实心结构。
23、其中，从所述纤芯处射入空腔结构或者实心结构的光主要在两处发生反射，分别为所述多芯光纤的平整端面以及空腔结构或者实心结构所具有的反射面，反射回来的两部分光在纤芯中反向传输并且相互干涉，这使得空腔结构或者实心结构构成干涉仪。
24、对于空腔结构来说，入射光首先被多芯光纤-空气界面反射，剩余光在空腔结构的空腔中传播，再被第一反射面反射。因此空腔结构的光程为空气。
25、对于实心结构来说，入射光首先被多芯光纤-实心结构界面反射，剩余光在实心结构中传播，再被第二反射面-空气界面反射。因此实心结构的光程为实心结构。
26、当把端面上具有空腔结构和实心结构的多芯光纤放入液体或气体中时，部分液体或气体会进入空腔结构的空腔中。此时，空腔结构的光程变为液体或气体，而实心结构的光程仍为聚合物。
27、当液体或气体的温度上升时，由于空腔结构和实心结构受热膨胀，空腔结构和实心结构的反射面均会远离多芯光纤的平整端面。空腔结构和实心结构的光程差均会增大，引起其反射谱干涉图样的移动，具体为空腔结构和实心结构周围温度上升时，其光程差增大，反射谱向长波长移动。通过空腔结构和实心结构对应的两种反射谱移动的波长可以分别计算出其温度灵敏度。
28、当液体或气体的折射率变化时，空腔结构的光程差随着液体或气体的折射率变化而变化，其反射谱也会相应移动一定的波长，根据移动的波长可以得到空腔结构的折射率灵敏度。而实心结构的光程差则不会随着液体或气体折射率的变化而发生变化。
29、由于空腔结构的反射谱对液体或气体的温度和折射率具有交叉灵敏度，而实心结构的反射谱只对液体或气体的温度具有灵敏度。在空腔结构和实心结构用于同一液体或气体的传感时，根据实心结构的反射谱的移动可以读取液体或气体温度的变化。在已知液体或气体温度变化后，就可以消除空腔结构的交叉灵敏度，计算出液体或气体折射率的变化。
30、可见，相对于通过搭配布拉格光栅fbg、光纤模态干涉仪mi等单一参数响应的光纤传感器，来消除法布里-珀罗干涉仪fpi传感器的交叉灵敏度的影响，存在搭配过程复杂、整个传感结构过于冗杂，不符合光纤器件小型化发展趋势，本申请在一根多芯光纤的端面集成了包括空腔结构和实心结构的传感结构，可以同时测量液体或气体的温度和折射率两种参数，结构紧凑，有利于光纤器件小型化。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种双参数传感器，其特征在于，其包括：
2.如权利要求1所述的双参数传感器，其特征在于：
3.如权利要求2所述的双参数传感器，其特征在于：
4.如权利要求1所述的双参数传感器，其特征在于：
5.如权利要求1所述的双参数传感器，其特征在于：
6.如权利要求1所述的双参数传感器，其特征在于：
7.如权利要求6所述的双参数传感器，其特征在于：
8.如权利要求1所述的双参数传感器，其特征在于：
9.一种双参数传感系统，其特征在于，其包括：
10.如权利要求9所述的双参数传感系统，其特征在于：
【技术特征摘要】
1.一种双参数传感器，其特征在于，其包括：
2.如权利要求1所述的双参数传感器，其特征在于：
3.如权利要求2所述的双参数传感器，其特征在于：
4.如权利要求1所述的双参数传感器，其特征在于：
5.如权利要求1所述的双参数传感器，其特征在于：
<...【专利技术属性】
技术研发人员：陶金，李臻，吴冕，严杰，
申请(专利权)人：武汉邮电科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。