【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光纤传感，尤其涉及一种基于级联聚合物微球的光纤传感探头及光纤传感器。
技术介绍
1、近年来，在建筑结构健康监测和土木工程等领域对横向压力测量技术具有巨大的需求，而诸如重力测量、液压和气压测量、风压和声压测量等多种参数的测量也都可以转化为对横向压力的测量。因此，对高灵敏度的横向压力传感器的研究逐渐被人们重视，得到了越来越广泛的关注，对横向压力传感器进行研究具有很高的科研价值和实际应用价值。
2、采用光纤传感器进行横向压力探测具有诸多优点：首先，采用光纤传感技术可以做到有效防止电磁干扰，相较普通电学传感器能够获得更精确的测量结果；其次，由于光纤既作为传感器件又作为信号传输信道，以光信号作为传输信号，可以有效降低应用成本，提高传输速度；再者，由于光纤本身的尺寸小，因而光纤传感器普遍具有小型化的特点，能够应用于更多普通传感器难以探测的工作环境。
3、光纤传感器中，光纤干涉仪传感器以其结构紧凑、灵敏度高而备受关注，例如马赫-曾德尔干涉仪(mzi)、迈克耳孙干涉仪(mi)和法布里-珀罗干涉仪(fpi)。mzi虽然对横向压力具有良好的响应，但存在机械强度弱、使用不便等问题。由于反射式fpi横向压力传感器具有小型化和方便性的优点，因此，以气泡微腔为敏感元件的反射式fpi横向压力传感器近年来得到了广泛的研究，但尽管其机械强度显著增加，但仍然存在温度串扰的问题。近年来，为了同时测量横向压力和温度，人们开发了混合干涉仪和级联腔fpi，如此有效地避免了温度串扰，但是其灵敏度还不够高。
4、为了进一步提高
技术实现思路
1、基于
技术介绍
存在的技术问题，本专利技术提供了一种基于级联聚合物微球的光纤传感探头及光纤传感器，通过简单的光固化技术将级联的聚合物微球集成在光纤端面，制备出了一种具有游标效应的双fpi光纤传感探针，实现了对横向压力和温度的高灵敏度同时测量。
2、本专利技术提出的一种基于级联聚合物微球的光纤传感探头，其包括光纤以及级联的第一、第二聚合物微球；
3、其中，第一聚合物微球粘附于所述光纤端部上，第二聚合物微球粘附于第一聚合物微球上，所述光纤和级联的第一、第二聚合物微球同轴分布。
4、优选地，第一聚合物微球是由掺杂液晶的光学胶固化形成，第二聚合物微球是由光学胶直接固化形成。
5、优选地，第一、第二聚合物微球的直径为100-200μm。
6、优选地，所述光纤和第一聚合物微球之间形成的空气腔为第一fp腔；第一聚合物微球和第二聚合物微球之间形成的空气腔为第二fp腔；
7、优选地，第一fp腔的长度为55-60μm，第二fp腔的长度为50-55μm。
8、本专利技术还提出一种上述基于级联聚合物微球的光纤传感探头的制备方法，包括如下步骤：
9、s1、将端面平整的光纤浸入掺有液晶的光学胶中，缓慢拉出光纤后，附着在所述光纤端面上的光学胶在表面张力作用下形成球形液滴，固化后，得到粘附于所述光纤端面上的第一聚合物微球；
10、s2、将端面上具有第一聚合物微球的光纤浸入纯的光学胶中，缓慢拉出光纤后，附着在第一聚合物微球表面的光学胶在表面张力作用下也形成球形液滴，固化后，得到粘附于第一聚合物微球上的第二聚合物微球，即得到所述光纤传感探头。
11、优选地，所述光学胶为su-8光刻胶，所述液晶为bhr58300-100液晶；
12、优选地，所述液晶在光学胶中的掺比为1-10wt％。
13、优选地，所述固化具体包括：先在60-70℃下烘烤10-20min，再在90-100℃下烘烤40-60min，接着在紫外光源下暴露10-20s。
14、本专利技术提出一种光纤传感器，其包括上述光纤传感探头或上述制备方法制备的光纤传感探头。
15、优选地，所述光纤传感器还包括宽带光源、光谱分析仪和环形器；
16、其中，所述环形器通过光纤传感探头分别与宽带光源和光谱分析仪连接；
17、所述宽带光源用于发送光信号，所述环形器用于将光纤传感探头产生的反射光信号传输给所述光谱分析仪。
18、本专利技术的有益效果如下：
19、本专利技术提出了一种基于级联聚合物微球的光纤传感探头及光纤传感器，通过简单的紫外光固化技术将级联聚合物微球集成在单模光纤端面，由于级联聚合物微球的光程差较小，因此制成了具有游标效应的双fpi光纤传感探针。
20、本专利技术这种游标效应级联聚合物微球的超小型fpi光纤传感探针，可用于同时测量横向压力和温度：通过连接干涉峰的最小点给出游标下包络，包络峰和包络谷分别对横向压力和温度有不同的敏感性；利用包络峰和包络谷在下部包络处监测横向压力和温度的变化；包络峰和包络谷的温度灵敏度分别为351.43pm/℃和383.06pm/℃，横向压力灵敏度分别为0nm/n和29.4nm/n；采用灵敏度矩阵法同时测量了横向压力和温度。
21、本专利技术上述光纤传感探针用于光纤传感器后，与传统的横向压力传感器相比，前者具有结构紧凑、制作方便、灵敏度高等特点，在土木工程、结构安全监测、汽车工业等领域有着广泛的应用前景。
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1.一种基于级联聚合物微球的光纤传感探头，其特征在于，所述光纤传感探头包括光纤以及级联的第一、第二聚合物微球；
2.根据权利要求1所述基于级联聚合物微球的光纤传感探头，其特征在于，第一聚合物微球是由掺杂液晶的光学胶固化形成，第二聚合物微球是由光学胶直接固化形成。
3.根据权利要求1或2所述基于级联聚合物微球的光纤传感探头，其特征在于，第一、第二聚合物微球的直径为100-200μm。
4.根据权利要求1-3任一项所述基于级联聚合物微球的光纤传感探头，其特征在于，所述光纤和第一聚合物微球之间形成的空气腔为第一FP腔；第一聚合物微球和第二聚合物微球之间形成的空气腔为第二FP腔；
5.一种权利要求1-4任一项所述基于级联聚合物微球的光纤传感探头的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
6.根据权利要求5所述基于级联聚合物微球的光纤传感探头的制备方法，其特征在于，所述光学胶为SU-8光刻胶，所述液晶为BHR58300-100液晶；
7.根据权利要求5或6所述基于级联聚合物微球的光纤传感探头的制备方法，其特征在于，所述固化
8.一种光纤传感器，其特征在于，其包括权利要求1-4任一项所述光纤传感探头或权利要求5-7任一项所述制备方法制备的光纤传感探头。
9.根据权利要求8所述光纤传感器，其特征在于，其还包括宽带光源、光谱分析仪和环形器；
...【技术特征摘要】
1.一种基于级联聚合物微球的光纤传感探头，其特征在于，所述光纤传感探头包括光纤以及级联的第一、第二聚合物微球；
2.根据权利要求1所述基于级联聚合物微球的光纤传感探头，其特征在于，第一聚合物微球是由掺杂液晶的光学胶固化形成，第二聚合物微球是由光学胶直接固化形成。
3.根据权利要求1或2所述基于级联聚合物微球的光纤传感探头，其特征在于，第一、第二聚合物微球的直径为100-200μm。
4.根据权利要求1-3任一项所述基于级联聚合物微球的光纤传感探头，其特征在于，所述光纤和第一聚合物微球之间形成的空气腔为第一fp腔；第一聚合物微球和第二聚合物微球之间形成的空气腔为第二fp腔；
5.一种权利要求1-4任一项所述基于级联聚合物微球的...
【专利技术属性】
技术研发人员：李红娟，杜翎毓，白茹冰，杨婕，李嘉璐，李敏，
申请(专利权)人：赤峰学院，
类型：发明
国别省市：
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