一種光纖折射率和溫度傳感器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種光纖折射率和溫度傳感器，包括寬帶光源（1）、光纖傳感頭（2）、光譜儀（3）、計(jì)算機(jī)（4），寬帶光源（1）通過(guò)光纖連接到光纖傳感頭（2）第一輸入端口，光纖傳感頭(2)第一輸出端口通過(guò)光纖與光譜儀連接。測(cè)量時(shí)，馬赫曾德干涉儀內(nèi)部分開的兩光束發(fā)生干涉，干涉條紋谷值波長(zhǎng)和布拉格波長(zhǎng)的移動(dòng)隨光纖傳感頭所處的待測(cè)物質(zhì)折射率或者溫度的變化而變化，通過(guò)光譜儀測(cè)得干涉條紋谷值波長(zhǎng)和布拉格波長(zhǎng)的移動(dòng)范圍，再經(jīng)計(jì)算機(jī)計(jì)算得到待測(cè)物質(zhì)的折射率和溫度。本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)高精度、實(shí)時(shí)的折射率和溫度的同時(shí)測(cè)量，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。
【專利說(shuō)明】一種光纖折射率和溫度傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種折射率和溫度傳感器，尤其涉及一種基于馬赫曾德干涉儀和布拉格光柵的光纖折射率和溫度傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]折射率和溫度在物理、生物、化學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域是兩個(gè)很重要的參數(shù)，對(duì)其精確測(cè)量在化工、醫(yī)藥、食品等相關(guān)工業(yè)部門有重要意義和用途。因此，許多的測(cè)量折射率和溫度的方法應(yīng)運(yùn)而生。常規(guī)的測(cè)量折射率方法有掠入射法、衍射光柵法、激光照射法和CCD測(cè)量法，以及光聲、SPR傳感器和拉曼光譜等一些新技術(shù)。而測(cè)量溫度的傳統(tǒng)方法有高精度溫度計(jì)法，SMS結(jié)構(gòu)光纖法，布拉格光柵法和邁克爾遜干涉儀法等等。物質(zhì)的溫度對(duì)其折射率有很大的影響，在絕大多數(shù)的情況下，物質(zhì)的溫度會(huì)隨著其所處溫度的變化而變化，因此上述種種方法將這兩種參量分開進(jìn)行單獨(dú)測(cè)量的精度就會(huì)有一定程度的偏差。在測(cè)量技術(shù)日益精密的科學(xué)研究中，這種偏差往往會(huì)對(duì)研究結(jié)果造成較大的影響。對(duì)于溫度和折射率的雙參數(shù)同時(shí)測(cè)量的研究中，涌現(xiàn)出了很多新的方法，如法布里泊羅腔鏡法、拉錐光纖法、雙模光纖法等，盡管這些方法的設(shè)計(jì)比較巧妙，在一定條件下能夠?qū)崿F(xiàn)溫度和折射率的同時(shí)測(cè)量，但是這些方法價(jià)格昂貴并且不易操作，同時(shí)其穩(wěn)定性較低，應(yīng)用范圍有限。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供基于馬赫曾德干涉儀和布拉格光柵的光纖折射率和溫度傳感器,具體技術(shù)方案如下。
[0004]一種基于馬赫曾德干涉儀和布拉格光柵的光纖折射率和溫度傳感器，包括寬帶光源、光纖傳感頭、光譜儀和計(jì)算機(jī)；所述光纖傳感頭的第一輸入端口與寬帶光源通過(guò)光纖連接，第一輸出端口與光譜儀通過(guò)光纖連接；光纖傳感頭內(nèi)部的馬赫曾德干涉儀中的兩光束傳輸時(shí)發(fā)生干涉，然后傳輸?shù)焦庾V儀；所述光纖傳感頭由三段錯(cuò)位的普通光纖形成馬赫曾德干涉儀結(jié)構(gòu)，其中第一段普通光纖具有布拉格光柵，第二段普通光纖兩端的第一段普通光纖和第三段普通光纖的中心軸重合。
[0005]上述的光纖折射率和溫度傳感器中，還包括用于接收光譜儀的輸出數(shù)據(jù)并計(jì)算折射率和溫度的計(jì)算機(jī)，光譜儀輸出端與所述計(jì)算機(jī)通信連接。
[0006]上述的光纖折射率和溫度傳感器，測(cè)量光纖傳感頭內(nèi)部的馬赫曾德結(jié)構(gòu)和布拉格光柵均為去除包層的普通光纖尾纖。
[0007]上述的光纖折射率和溫度傳感器，所用的布拉格光柵反射率為70%，布拉格波長(zhǎng)為1539.52nm。
[0008]上述的光纖折射率和溫度傳感器中，所述的寬帶光源為C波段(1520nm-1570nm)的光纖寬帶光源，所述傳輸光纖均為普通單模光纖。
[0009]上述的光纖折射率和溫度傳感器中，計(jì)算機(jī)根據(jù)干涉條紋的谷值波長(zhǎng)和布拉格波長(zhǎng)隨待測(cè)物質(zhì)折射率和溫度變化而變化的規(guī)律，計(jì)算出待測(cè)物質(zhì)折射率和溫度。[0010]利用上述光纖折射率和溫度傳感器的折射率和溫度測(cè)量方法，包括:將光纖傳感頭插入待測(cè)物質(zhì)中，馬赫曾德內(nèi)部傳輸?shù)膬晒馐M(jìn)行干涉，干涉條紋波谷的波長(zhǎng)和布拉格波長(zhǎng)隨光纖傳感頭所處的待測(cè)物質(zhì)折射率和溫度的變化而變化，通過(guò)光譜儀和計(jì)算機(jī)測(cè)得干涉條紋谷值波長(zhǎng)和布拉格波長(zhǎng)的移動(dòng)范圍，再經(jīng)計(jì)算機(jī)計(jì)算得到待測(cè)物質(zhì)的折射率和溫度。
[0011]上述的測(cè)量方法中，當(dāng)待測(cè)物質(zhì)的折射率或者溫度發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)光譜儀探測(cè)到干涉條紋谷值波長(zhǎng)和布拉格波長(zhǎng)的移動(dòng)范圍，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算后，即得到待測(cè)的溫度和折射率，計(jì)算矩陣為:
【權(quán)利要求】
1.一種光纖折射率和溫度傳感器，其特征在于包括寬帶光源(I)、光纖傳感頭(2)和光譜儀(3 );所述光纖傳感頭(2 )的輸入端口與寬帶光源(I)通過(guò)光纖連接，光纖傳感頭(2 )的輸出端口與光譜儀(3)通過(guò)光纖連接，光纖傳感頭中馬赫曾德干涉儀內(nèi)部的兩光束傳輸時(shí)發(fā)生干涉，然后傳輸?shù)焦庾V儀(3);所述光纖傳感頭(2)由三段錯(cuò)位的普通光纖形成馬赫曾德干涉儀結(jié)構(gòu)，其中第一段普通光纖(202)具有布拉格光柵(201)，第二段普通光纖(204)兩端的第一段普通光纖(202 )和第三段普通光纖(203 )的中心軸重合。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光纖折射率和溫度傳感器，其特征在于所述的光纖傳感頭(2)內(nèi)部的馬赫曾德干涉儀結(jié)構(gòu)和布拉格光柵均為去除包層的普通光纖尾纖。
3.如權(quán)利要求1所述的光纖折射率和溫度傳感器，其特征在于所述的寬帶光源為C波段的寬帶光源。
4.如權(quán)利要求1?3任一項(xiàng)所述的光纖折射率和溫度傳感器，其特征在于所使用的光纖均為普通單模光纖。
【文檔編號(hào)】G01D21/02GK203479323SQ201320417892
【公開日】2014年3月12日 申請(qǐng)日期:2013年7月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月12日
【發(fā)明者】蒙紅云, 姚琦琦, 王偉, 譚春華, 黃旭光 申請(qǐng)人:華南師范大學(xué)