[實(shí)用新型]一種新型的塑料光纖液壓傳感裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201120391699.0
• 申請(qǐng)日: 2011-10-15
• 公開（公告）號(hào): CN202329911U
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳達(dá)如;姜小剛;吳根柱;彭保進(jìn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G01L11/02
• 分類號(hào): G01L11/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新型的塑料光纖液壓傳感裝置。?

背景技術(shù)

光纖的出現(xiàn)帶來(lái)了人類通信和信息技術(shù)的革命性發(fā)展。在通信領(lǐng)域，玻璃光纖成為信息傳輸?shù)闹饕橘|(zhì)。在當(dāng)前光纖到戶技術(shù)發(fā)展的背景下，塑料光纖做為短距離信息傳輸媒介成為光纖到設(shè)備以及家用光纖連接的主要信息傳輸介質(zhì)已經(jīng)得到了迅猛的發(fā)展。在光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，塑料光纖表現(xiàn)出優(yōu)于玻璃光纖的溫度、應(yīng)力響應(yīng)以及更好的柔韌性、低成本等特性，基于塑料光纖的傳感技術(shù)得到了人們的極大關(guān)注。塑料光纖傳感技術(shù)在生物、醫(yī)學(xué)、航天、航空、機(jī)械、石化、建筑、高鐵、橋梁、國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用潛力。?

在光纖液壓傳感技術(shù)領(lǐng)域，目前幾乎所有的研究都集中在玻璃光纖的液壓傳感方面，包括基于玻璃光纖的光纖布拉格光柵液壓傳感技術(shù)、基于特種玻璃光纖的液壓傳感技術(shù)、基于玻璃光纖FP干涉的液壓傳感技術(shù)等。玻璃光纖以二氧化硅為主要材料，根據(jù)二氧化硅的特性，玻璃光纖液壓傳感可以做到很大的測(cè)量范圍（幾百兆帕），當(dāng)時(shí)靈敏度不高。此外，對(duì)于應(yīng)用于人體內(nèi)的血壓測(cè)量等特殊場(chǎng)合，玻璃光纖不易彎曲，而且非常易碎，對(duì)醫(yī)療安全不利。而采用塑料光纖做為傳感介質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)高靈敏度并避免因此折斷、易碎引發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。?

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了基于一種新型的塑料光纖液壓傳感裝置。?

本實(shí)用新型解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案：?

一種新型的塑料光纖液壓傳感裝置，包括寬帶光源、塑料光纖耦合器、塑料光纖FP干涉?zhèn)鞲蓄^和光譜分析儀。

寬帶光源的輸出端口與塑料光纖耦合器的一個(gè)輸入端口光纖連接；塑料光纖耦合器的一個(gè)輸出端口與塑料光纖FP干涉?zhèn)鞲蓄^光纖連接，塑料光纖耦合器的一個(gè)輸出端口和光譜分析儀的輸入端口光纖連接。?

所述的塑料光纖FP干涉?zhèn)鞲蓄^包括空心塑料管和塑料光纖，塑料光纖固定設(shè)置在空心塑料管內(nèi)。?

所述的塑料光纖長(zhǎng)度大于10厘米、光纖直徑D為?100微米～500微米、芯徑d為20微米～300微米；在塑料光纖中部開有缺口，該缺口寬度L為10微米～100微米，深度H為70微米～300微米；滿足?和。?

所述的空心塑料管內(nèi)徑和塑料光纖外徑一致，外徑Ds為3毫米～20毫米、長(zhǎng)度Ls為3毫米～100毫米，塑料光纖的缺口位于該空心塑料管的中間部位。?

所述的寬帶光源波長(zhǎng)為800nm至900nm；光譜分析儀的工作波長(zhǎng)為800nm至900nm。

本實(shí)用新型主要適用于測(cè)量液體中的液壓，利用了塑料光纖FP干涉?zhèn)鞲蓄^的干涉極大值波長(zhǎng)隨液壓變化的特性，通過的干涉極大值波長(zhǎng)的漂移來(lái)確定液壓數(shù)值大小，實(shí)現(xiàn)了液壓傳感。本實(shí)用新型具有不受電磁干擾、價(jià)格低廉、結(jié)構(gòu)緊湊、制作工藝簡(jiǎn)單、高靈敏度本、適合醫(yī)療應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)。?

附圖說(shuō)明

圖1為實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；?

圖2為塑料光纖FP干涉?zhèn)鞲蓄^示意圖；

圖3為利用本實(shí)用新型測(cè)量所得的結(jié)果示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1和圖2所示，一種新型的塑料光纖液壓傳感裝置包括一個(gè)寬帶光源1、一個(gè)塑料光纖耦合器2、一個(gè)塑料光纖FP干涉?zhèn)鞲蓄^3和一個(gè)光譜分析儀4。?

將寬帶光源1的輸出端口和塑料光纖耦合器2的一個(gè)輸入端口光纖連接；將該塑料光纖耦合器2的一個(gè)輸出端口和塑料光纖FP干涉?zhèn)鞲蓄^3光纖連接，該塑料光纖耦合器2的一個(gè)輸出端口和光譜分析儀4的輸入端口光纖連接。塑料光纖FP干涉?zhèn)鞲蓄^3包括一段長(zhǎng)度為10厘米、光纖直徑為300微米、芯徑為100微米的塑料光纖5和內(nèi)徑為300微米、外徑為10毫米、長(zhǎng)度為20毫米的空心塑料管6。塑料光纖5經(jīng)過商用的193nm激光器加工，在中部出現(xiàn)一個(gè)缺口，缺口寬度為20微米，深度為250微米；將打出缺口的塑料光纖5插入空心塑料管6，保持塑料光纖5的缺口在空心塑料管6的中間部位，然后將塑料光纖5和空心塑料管6加熱固定。?

該檢測(cè)裝置的具體工作過程如下：?

將塑料光纖FP干涉?zhèn)鞲蓄^3置入需要測(cè)量液壓的液體環(huán)境。開啟寬帶光源，當(dāng)光注入塑料光纖的時(shí)侯，塑料光纖缺口形成FP干涉，根據(jù)FP干涉理論，當(dāng)

，

可以觀測(cè)到干涉的極大值，其中L為石英管中光纖兩個(gè)端面距離，對(duì)應(yīng)干涉極大值的波長(zhǎng)。當(dāng)施加塑料光纖FP干涉?zhèn)鞲蓄^3上的液壓發(fā)生改變的時(shí)候，對(duì)應(yīng)干涉極大值的波長(zhǎng)對(duì)應(yīng)有一個(gè)波長(zhǎng)漂移，其液壓和波長(zhǎng)漂移滿足以下關(guān)系

其中，