一种基于光纤微型法布里‑珀罗腔的传感器装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106052727A(43)申请公布日2016.10.26(21)申请号201610368381.8(22)申请日2016.05.26(71)申请人中国计量大学地址310018浙江省杭州市下沙高教园区学源街258号中国计量大学光电学院(72)发明人王东宁陈未萍黄杰(51)Int.Cl.G01D5/353(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种基于光纤微型法布里-珀罗腔的传感器装置(57)摘要本发明提供了一种基于光纤微型法布里-珀罗腔的传感器装置，包括宽带光源，环形器，传感头，光谱分析仪。其中传感头由腐蚀多模光纤、微球、涂敷胶构成，涂敷胶为紫外胶或高温胶，其特征是：多模光纤端面经腐蚀后得到锥形腔，将微球塞入腐蚀多模光纤的锥形腔中，再利用涂敷胶将其封口固定，涂敷胶将有一部分会渗透到锥形腔中，微球和涂敷胶端面就形成了法布里-珀罗腔。由环形器接收来自宽带光源的光并传输至传感头，传感头再将光反射回环形器，再经由环形器传输至光谱分析仪，形成类似法布里-珀罗干涉仪，测量反射光谱特征峰的波长漂移量，即可计算出被测环境参数的数值。本发明具有结构紧凑、制造简单、成本低的优点。CN106052727ACN106052727A权利要求书1/1页1.一种基于光纤微型法布里-珀罗腔的传感器装置，包括宽带光源，环形器，传感头，光谱分析仪，其连接方式为：环形器进口端与宽带光源连接，环形器出口端与光纤传感头连接，环形器反馈端和光谱分析仪相连接；其特征在于：所述的传感头，由腐蚀多模光纤、微球，涂敷胶构成，腐蚀多模光纤端面的锥形腔内有一颗微球，锥形腔外是布满整个锥形腔以及其端面的涂敷胶。2.根据权利要求1所述一种基于光纤微型法布里-珀罗腔的传感器装置，其特征是：所述腐蚀多模光纤是由纤芯直径和光纤直径分别为62.5μm和125μm的多模光纤或者蓝宝石光纤制作而成。3.根据权利要求1所述的一种基于光纤微型法布里-珀罗腔的传感器装置，其特征是：所述微球的材料为折射率是1.9的钛酸钡或透明陶瓷。4.根据权利要求1所述的一种基于光纤微型法布里-珀罗腔的传感器装置，其特征是：所述涂敷胶为紫外胶或高温胶。5.根据权利要求1所述一种基于光纤微型法布里-珀罗腔的传感器装置，所述传感头的制作方法是：将多模光纤处于40％的HF溶液中腐蚀10分钟，其端面形成锥形腔，将玻璃微球塞入腐蚀多模光纤锥形腔中，再利用涂敷胶将其封口固定，涂敷胶将有一部分会渗透到锥形腔中。2CN106052727A说明书1/3页一种基于光纤微型法布里-珀罗腔的传感器装置技术领域[0001]本发明提供了一种基于光纤微型法布里-珀罗腔的传感器装置，属于光纤传感技术领域。背景技术[0002]光纤传感器相对于传统传感器来说具有极高的灵敏度和分辨率，频带范围很宽，动态范围很大，不受电磁场干扰等优点，近年来在国防军事部、科研部门以及制造工业、能源工业、医疗等科学研究领域中都得到实际应用。传感器的发展趋势是灵敏、精确、适用性强、小巧和智能化。在众多光纤传感器中，基于法布里-珀罗(F-P)腔的光纤传感器发展迅速，成为了光纤传感器研究领域的一个重要分支，广泛应用于结构内应变、应力、温度、压力、形变、振动和位移等物理量的连续实时的安全检测，还可用于复合材料的固化状态的监测等。对于飞机、舰船、建筑物等安全使用及完整性的检测具有重要意义。温度作为航空航天、企业生产、工程制造等领域中的生产和控制的重要参数之一，对其检测的重要性日益凸显。与传统的温度传感器相比，光纤法布里-珀罗腔传感器具有体积小、重量轻、响应速度快、抗电磁干扰能力强等特点，可用于各种特殊环境参数检测。各种新颖的法布里-珀罗腔结构及其制作方法也层出不穷，如基于纳米薄膜、光纤光栅和特种光纤等。基于纳米薄膜的法布里-珀罗腔利用在已切平的光纤端面上镀一层特殊材料薄膜，使法布里-珀罗腔端面反射率增强或形成法布里-珀罗腔，从而获得对比度明显的反射谱。然而，这种传感器受镀膜工艺的影响较大，因此制作复杂、成本高；基于光纤光栅的法布里-珀罗腔则通过使用布拉格光栅(FBGs)形成法布里-珀罗腔的反射镜，布拉格光栅窄带宽的特性能轻松提高传感器的复用数量。然而，光栅写入过程复杂，成本较高，且其结构的不稳定性在一定程度上限制了其应用。发明内容[0003]本发明针对现有技术不足，提供一种基于光纤微型法布里-珀罗腔的传感器装置，它具有结构紧凑、制造简单、低成本、适用多种环境参数测量且温度测量范围广的优点。[0004]本发明解决技术问题所采取的技术方案为：基于光纤微型法布里-珀罗腔的传感器装置，包括宽带光源，环形器，传感头，光谱分析仪，其连接方式为：环形器进口端与宽带光源连接，环形器出口端与传感头连接，