一种基于法布里‑珀罗微腔结构的光纤应力传感装置.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CN106052912A(43)申请公布日2016.10.26(21)申请号201610568836.0(22)申请日2016.07.11(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)发明人王东宁刘烨陈未萍(51)Int.Cl.G01L1/24(2006.01)权利要求书1页说明书2页附图1页(54)发明名称一种基于法布里-珀罗微腔结构的光纤应力传感装置(57)摘要本发明提供了一种基于法布里-珀罗微腔结构的光纤应力传感器装置，包括宽带光源，环形器，传感头，光谱分析仪。其中传感头由单模光纤以及腐蚀多模光纤构成，其特征是：多模光纤端面经腐蚀后得到锥形腔，与弧形端面单模光纤进行熔接在光纤内形成月牙型微槽，从而构成法布里-珀罗腔，所述弧形端面单模光纤为端面光滑的单模光纤置于熔接机中放电形成。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。本发明具有制备简单、成本低、体积小和灵敏度高的特点，可应用于应变的测量。CN106052912ACN106052912A权利要求书1/1页1.一种基于法布里-珀罗微腔结构的光纤应力传感装置，包括宽带光源，环形器，传感头，光纤光谱分析仪，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，环形器反馈端和光纤光谱仪相连接；其特征在于：所述的传感头，由腐蚀多模光纤、弧形端面单模光纤熔接，形成月牙形微腔。2.根据权利要求1所述一种基于法布里-珀罗微腔结构的光纤应力传感装置，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的多模光纤制作而成。3.根据权利要求1所述的一种基于微腔结构的光纤应力传感装置，其特征是：所述弧形端面单模光纤为端面光滑的单模光纤置于熔接机中放电形成。4.根据权利要求1所述一种基于光纤法布里-珀罗微腔结构的应力传感装置，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，将腐蚀多模光纤的锥形腔部分置于熔接机一端，弧形端面单模光纤的弧形端面部分置于熔接机的另一端来进行熔接。2CN106052912A说明书1/2页一种基于法布里-珀罗微腔结构的光纤应力传感装置技术领域[0001]本发明提供了一种基于法布里-珀罗微腔结构的光纤应力传感装置，属于光纤传感技术领域。背景技术[0002]光纤应力传感器是世界上应用广泛的传感器类型，具有许多电传感器不可比拟的优点，如不受电磁场以及外界环境变化的影响、灵敏度高、体积小、绝缘性好、可实现分布测量等，已广泛应用于石油、化工、交通、能源、冶金、医药、军工、食品、核工业等领域。光纤应力传感器是实现长期及实时在线结构健康监测的关键器件，对于保障大型设施的安全、防治恶性以及灾难性事故的发生具有极其重要的意义。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。与传统的应力传感器相比，光纤应力传感器具有体积小、重量轻、响应速度快、成本低等特点，可用于各种特殊环境参数检测，而且光纤的不受电磁干扰，灵敏度高，可靠性高，耐腐蚀，体积小等诸多优点，因此成为目前国内外研究的热点。[0003]光纤应力传感器具有一系列突出的优点，是光纤传感器中最具潜力的发展方向之一。当然，目前仍存在很多问题需要解决，例如提高空间分辨率、改善探测灵敏度、扩大测量范围、缩短响应时间等。发明内容[0004]本发明针对上述现有技术的不足，提供一种基于法布里-珀罗微腔结构的光纤应力传感装置，它具有制备简单、灵敏度高、机械性能坚固和温度交叉灵敏度低等优点。[0005]1.本发明解决技术问题所采取的技术方案为：基于法布里-珀罗微腔结构的光纤应力传感装置，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，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、弧形端面单模光纤熔接，形成月牙形法布里-珀罗微腔。[0006]所述的腐蚀多模光纤是由纤芯和光纤直径分别为62.5μm和125μm的多模光纤制作而成。[0007]所述弧形端面单模光纤为端面光滑的单模光纤置于熔接机中放电形成。[0008]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，将腐蚀多模光纤锥