專利名稱：基于雙芯雙孔光纖實現(xiàn)液壓傳感的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及了一種基于雙芯雙孔光纖檢測液壓信號的方法，以及實現(xiàn)該方法的裝置。
背景技術(shù)：
由于光纖不僅可以作為光波的傳輸媒質(zhì)，而且當(dāng)光波在光纖中傳輸時，其特征參量振幅、相位、偏振態(tài)、波長等會因外界因素如溫度、壓力、應(yīng)變、磁場、電場、位移等值接或間接地發(fā)生變化，從而可將光纖用作傳感元件探測物理量。光纖傳感技術(shù)就是利用光纖對某些物理量敏感的特性，將外界物理量轉(zhuǎn)換成可以直接測量的信號的技術(shù)。光纖傳感技術(shù)是光學(xué)領(lǐng)域最為重要的傳感技術(shù)之一，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于生物、醫(yī)學(xué)、航天、航空、機(jī)械、石化、建筑、高鐵、橋梁、國防工業(yè)等領(lǐng)域。利用光纖傳感技術(shù)實現(xiàn)溫度、應(yīng)力、折射率等物理量的檢測已經(jīng)比較成熟，而實現(xiàn)液壓傳感的技術(shù)相對不成熟。目前實現(xiàn)液壓傳感的光纖傳感技術(shù)有光纖布拉格光柵液壓傳感技術(shù)和特種光纖液壓傳感技術(shù)。前者需要在普通單模光纖上寫入光纖布拉格光柵，利用光纖布拉格光柵對液壓的波長漂移檢測實現(xiàn)液壓傳感。由于光纖布拉格光柵對液壓影響不靈敏，該技術(shù)方案存在著低靈敏度的缺點。目前有關(guān)特種光纖液壓傳感技術(shù)的報道主要是利用現(xiàn)有商用的光子晶體光纖來實現(xiàn)液壓傳感，存在著靈敏度低、傳感光纖過長等缺點。因此，發(fā)明一種基于光纖、價格低廉、結(jié)構(gòu)緊湊、高靈敏度的液壓傳感方法及裝置具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明就是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種基于雙芯雙孔光纖的檢測液壓信號的方法，同時提供了實現(xiàn)該方法的裝置。本發(fā)明的方法包括以下步驟
步驟(1)選擇一個輸出波長覆蓋1525nm至1560nm寬帶光源、兩段工作在1550nm波段的單模光纖、一段雙芯雙孔光纖和一個工作波長覆蓋1525nm至1560nm的光譜分析儀；
步驟( 將寬帶光源的輸出端口和一段單模光纖的輸入端口光纖連接；將該單模光纖的輸出端口和雙芯雙孔光纖的輸入端口以光纖熔接方式連接，該單模光纖的纖芯和雙芯雙孔光纖的一個纖芯對接；將雙芯雙孔光纖的輸出端口和另一段單模光纖的輸入端口以光纖熔接方式連接，雙芯雙孔光纖的另一個纖芯和這一段單模光纖的纖芯對接；將單模光纖的輸出端口和光譜分析儀的輸入端口光纖連接；
步驟(3)將雙芯雙孔光纖置入需要測量液壓的液體環(huán)境。雙芯雙孔光纖橫截面中有兩個中心距為H (10 30微米)的纖芯和兩個中心距為L (50 100微米)的空氣孔，纖芯圓心之間的連線與空氣孔圓心之間的連線正交，空氣孔的大小為D (30 50微米)，雙芯雙孔光纖的外徑和單模光纖的外徑一樣，雙芯雙孔光纖兩個纖芯的尺寸、摻雜濃度和單模光纖纖芯一樣。雙芯雙孔光纖有奇模和偶模兩個模式，它們的有效折射率差^l(FiI)是外加在雙芯雙孔光纖上的液壓和工作波長義的函數(shù)。根據(jù)耦合模理論，當(dāng)寬
帶光注入長度為A的雙芯雙孔光纖的一個纖芯的時候，從另外一個纖芯出來的透射光譜
為
權(quán)利要求
1.基于雙芯雙孔光纖實現(xiàn)液壓傳感的方法，其特征在于該方法包括如下步驟步驟(1)選擇一個輸出波長覆蓋1525nm至1560nm寬帶光源、兩段工作在1550nm波段的單模光纖、一段雙芯雙孔光纖和一個工作波長覆蓋1525nm至1560nm的光譜分析儀；步驟( 將寬帶光源的輸出端口和一段單模光纖的輸入端口光纖連接；將該單模光纖的輸出端口和雙芯雙孔光纖的輸入端口以光纖熔接方式連接，該單模光纖的纖芯和雙芯雙孔光纖的一個纖芯對接；將雙芯雙孔光纖的輸出端口和另一段單模光纖的輸入端口以光纖熔接方式連接，雙芯雙孔光纖的另一個纖芯和這一段單模光纖的纖芯對接；將單模光纖的輸出端口和光譜分析儀的輸入端口光纖連接；步驟(3)將雙芯雙孔光纖置入需要測量液壓的液體環(huán)境，雙芯雙孔光纖有奇模和偶模兩個模式，它們的有效折射率差嶺’ ；I)是外加在雙芯雙孔光纖上的液圧及和工作波長^!的函數(shù)，根據(jù)耦合模理論，當(dāng)寬帶光注入長度為Z5的雙芯雙孔光纖的一個纖芯的時候，從另外一個纖芯出來的透射光譜為H7(P5I) = Sin2[^tp,4)xirx Ii /Λ]當(dāng)施加在雙芯雙孔光纖上的液壓發(fā)生改變的時候，透射光譜對應(yīng)有一個波長漂移，其液壓P和波長漂移滿足以下關(guān)系A(chǔ)p =χ M其中^為常數(shù)，可以利用透射光譜計算出來，因此，可以通過測量透射光譜的波長漂移來確定施加在雙芯雙孔光纖上的液壓。
2.實現(xiàn)權(quán)利要求1所述方法的裝置，包括一個寬帶光源、兩段單模光纖、一段雙芯雙孔光纖和一個光譜分析儀，其特征在于寬帶光源的輸出端口和一段單模光纖的輸入端口光纖連接；該段單模光纖的輸出端口和雙芯雙孔光纖的輸入端口以光纖熔接方式連接，該段單模光纖的纖芯和雙芯雙孔光纖的一個纖芯對接；雙芯雙孔光纖的輸出端口和另一段單模光纖的輸入端口以光纖熔接方式連接，雙芯雙孔光纖的另一個纖芯和這一段單模光纖的纖芯對接；單模光纖的輸出端口和光譜分析儀的輸入端口光纖連接；所述的雙芯雙孔光纖橫截面中有兩個中心距為10 30微米的纖芯和兩個中心距為 50 100微米的空氣孔，纖芯圓心之間的連線與空氣孔圓心之間的連線正交，空氣孔的大小為30 50微米，雙芯雙孔光纖的外徑和單模光纖的外徑一樣，雙芯雙孔光纖兩個纖芯的尺寸、摻雜濃度和單模光纖纖芯一樣。
全文摘要
本發(fā)明公開了基于雙芯雙孔光纖實現(xiàn)液壓傳感的方法及裝置。目前利用光纖實現(xiàn)液壓傳感存在靈敏度低、傳感光纖過長等問題。本發(fā)明中的寬帶光源的輸出端口和一段單模光纖的輸入端口光纖連接；該段單模光纖的輸出端口和雙芯雙孔光纖的輸入端口連接；雙芯雙孔光纖的輸出端口和另一段單模光纖的輸入端口連接；單模光纖的輸出端口和光譜分析儀的輸入端口光纖連接。本發(fā)明方法是將雙芯雙孔光纖置于測量環(huán)境中，通過光譜分析儀測量透射光譜的波長漂移可確定施加在雙芯雙孔光纖上的液壓。本發(fā)明具有不受電磁干擾、可以實現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳感、價格低廉、結(jié)構(gòu)緊湊、高靈敏度本等優(yōu)點。
文檔編號G02B6/02GK102261978SQ20111010857
公開日2011年11月30日 申請日期2011年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月28日
發(fā)明者吳根柱, 彭保進(jìn), 胡顧峰, 陳達(dá)如 申請人:浙江師范大學(xué)