一種基于法布里?珀羅微腔結構的光纖應力傳感裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于法布里?珀羅微腔結構的光纖應力傳感器裝置，包括寬帶光源，環(huán)形器，傳感頭，光譜分析儀。其中傳感頭由單模光纖以及腐蝕多模光纖構成，其特征是：多模光纖端面經(jīng)腐蝕后得到錐形腔，與弧形端面單模光纖進行熔接在光纖內形成月牙型微槽，從而構成法布里?珀羅腔，所述弧形端面單模光纖為端面光滑的單模光纖置于熔接機中放電形成。由環(huán)形器接收來自寬帶光源的光并傳輸至傳感頭，傳感頭再將光反射回環(huán)形器，再經(jīng)由環(huán)形器傳輸至光譜分析儀，形成類似法布里?珀羅干涉儀，測量反射光譜特征峰的波長漂移量，即可計算出被測環(huán)境參數(shù)的數(shù)值。本發(fā)明具有制備簡單、成本低、體積小和靈敏度高的特點，可應用于應變的測量。
【專利說明】
一種基于法布里-珀羅微腔結構的光纖應力傳感裝置
技術領域
[0001]本發(fā)明提供了一種基于法布里-珀羅微腔結構的光纖應力傳感裝置，屬于光纖傳感技術領域。
【背景技術】
[0002]光纖應力傳感器是世界上應用廣泛的傳感器類型，具有許多電傳感器不可比擬的優(yōu)點，如不受電磁場以及外界環(huán)境變化的影響、靈敏度高、體積小、絕緣性好、可實現(xiàn)分布測量等，已廣泛應用于石油、化工、交通、能源、冶金、醫(yī)藥、軍工、食品、核工業(yè)等領域。光纖應力傳感器是實現(xiàn)長期及實時在線結構健康監(jiān)測的關鍵器件，對于保障大型設施的安全、防治惡性以及災難性事故的發(fā)生具有極其重要的意義。光纖傳感器相對于傳統(tǒng)傳感器來說具有極高的靈敏度和分辨率，頻帶范圍很寬，動態(tài)范圍很大，不受電磁場干擾等優(yōu)點，近年來在國防軍事部、科研部門以及制造工業(yè)、能源工業(yè)、醫(yī)療等科學研究領域中都得到實際應用。傳感器的發(fā)展趨勢是靈敏、精確、適用性強、小巧和智能化。與傳統(tǒng)的應力傳感器相比，光纖應力傳感器具有體積小、重量輕、響應速度快、成本低等特點，可用于各種特殊環(huán)境參數(shù)檢測，而且光纖的不受電磁干擾，靈敏度高，可靠性高，耐腐蝕，體積小等諸多優(yōu)點，因此成為目前國內外研究的熱點。
[0003]光纖應力傳感器具有一系列突出的優(yōu)點，是光纖傳感器中最具潛力的發(fā)展方向之一。當然，目前仍存在很多問題需要解決，例如提高空間分辨率、改善探測靈敏度、擴大測量范圍、縮短響應時間等。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于法布里-珀羅微腔結構的光纖應力傳感裝置，它具有制備簡單、靈敏度高、機械性能堅固和溫度交叉靈敏度低等優(yōu)點。
[0005]1.本發(fā)明解決技術問題所采取的技術方案為:基于法布里-珀羅微腔結構的光纖應力傳感裝置，包括寬帶光源，環(huán)形器，傳感頭，光譜分析儀，其連接方式為:環(huán)形器進口端與寬帶光源連接，環(huán)形器出口端與傳感頭連接，環(huán)形器反饋端和光譜分析儀相連接;其特征在于:所述的傳感頭，由腐蝕多模光纖、弧形端面單模光纖熔接，形成月牙形法布里-珀羅微腔。
[000?] 所述的腐蝕多模光纖是由纖芯和光纖直徑分別為62.5μηι和125μηι的多模光纖制作
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[0007]所述弧形端面單模光纖為端面光滑的單模光纖置于熔接機中放電形成。
[0008]所述傳感頭的制作方法是:將多模光纖處于40%的HF溶液中腐蝕10分鐘，其端面形成錐形腔，將腐蝕多模光纖錐形腔部分置于熔接機一端，弧形端面單模光纖的弧形端面部分置于熔接機的另一端進行熔接。
[0009]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的有益效果是:
[0010]1、傳感裝置采用單模光纖和多模光纖制備，具有成本低、制備簡單的優(yōu)點。
[0011]2、傳感裝置具很高的應力傳感靈敏度。
[0012]3、傳感裝置為一體式結構，尺寸微小，結構堅固，應力測量范圍大。
[0013]4、由于傳感裝置的應力靈敏度高，溫度靈敏度低，故其溫度交叉靈敏度低。
【附圖說明】
[0014]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或技術方案，下面結合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[0015]圖1為本發(fā)明的實施應用系統(tǒng)示意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明的光纖傳感頭結構示意圖。
[0017]圖中，1.寬帶光源，2.環(huán)形器，3.傳感頭，4.光譜分析儀，5.腐蝕多模光纖，5a.多模光纖包層，5b.多模光纖纖芯，5c.錐形腔，6.月牙型微腔，6a.月牙型微腔前壁，6b月牙型微腔后壁，7.單模光纖，7a.單模光纖包層，7b.單模光纖纖芯，7c.弧形端面單模光纖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖及實施實例對本發(fā)明作進一步描述:
[0019]圖1所示為本發(fā)明的實施應用系統(tǒng)示意圖，包括寬帶光源1、環(huán)形器2、傳感頭3、光譜分析儀4 ο其連接方式為:環(huán)形器2有三個接口端，分別為:光源進口端，光源出口端，反饋端。進口端與寬帶光源I連接，出口端與連接傳感頭3連接，反饋端和光譜分析儀4相連接。
[0020]圖2所示為本發(fā)明的傳感頭3的結構示意圖，所述的傳感頭3，由腐蝕多模光纖5、單模光纖7，月牙型微腔6構成。腐蝕多模光纖5包括多模光纖包層5a和多模光纖纖芯5b，腐蝕多模光纖5端面的錐形腔為5c，將腐蝕多模光纖5與弧形端面單模光纖7熔接，形成月牙形微腔6。腐蝕多模光纖5是由纖芯和光纖直徑分別為62.5μηι和125μηι的多模光纖制成;傳感頭3中的單模光纖7包括單模光纖包層7a和單模光纖纖芯7b，弧形端面單模光纖7c為端面光滑的單模光纖置于熔接機中放電形成。
[0021]所述傳感頭的制作方法是:將多模光纖處于40%的HF溶液中腐蝕10分鐘，其端面形成錐形腔，將腐蝕多模光纖的錐形腔部分置于熔接機一端，弧形端面單模光纖的弧形端面部分置于熔接機的另一端來進行熔接。
[0022]結合圖1，2，介紹具體的工作原理:當寬帶光源發(fā)出的光進入傳感頭3時，一部分光會在月牙形微腔前壁6a面發(fā)生第一次反射，另一部分光會繼續(xù)傳播并在月牙形微腔后壁6b面發(fā)生第二次反射，兩束反射光相遇并產(chǎn)生干涉，干涉光束將經(jīng)由環(huán)形器2被傳輸?shù)焦庾V分析儀4中，形成類似法布里-珀羅干涉儀，測量反射光譜特征峰的波長漂移量，即可計算出被測環(huán)境參數(shù)的數(shù)值。
[0023]以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細的說明，應被理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種基于法布里-珀羅微腔結構的光纖應力傳感裝置，包括寬帶光源，環(huán)形器，傳感頭，光纖光譜分析儀，其連接方式為:環(huán)形器進口端與寬帶光源連接，環(huán)形器出口端與光纖傳感頭連接，環(huán)形器反饋端和光纖光譜儀相連接;其特征在于:所述的傳感頭，由腐蝕多模光纖、弧形端面單模光纖熔接，形成月牙形微腔。2.根據(jù)權利要求1所述一種基于法布里-珀羅微腔結構的光纖應力傳感裝置，其特征是:所述腐蝕多模光纖是由纖芯直徑和光纖直徑分別為62.5μηι和125μηι的多模光纖制作而成。3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于微腔結構的光纖應力傳感裝置，其特征是:所述弧形端面單模光纖為端面光滑的單模光纖置于熔接機中放電形成。4.根據(jù)權利要求1所述一種基于光纖法布里-珀羅微腔結構的應力傳感裝置，所述傳感頭的制作方法是:將多模光纖處于40%的HF溶液中腐蝕10分鐘，其端面形成錐形腔，將腐蝕多模光纖的錐形腔部分置于熔接機一端，弧形端面單模光纖的弧形端面部分置于熔接機的另一端來進行熔接。
【文檔編號】G01L1/24GK106052912SQ201610568836
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年7月11日
【發(fā)明人】王東寧, 劉燁, 陳未萍
【申請人】中國計量大學