[發明專利]一種基于酒精填充的光纖FP溫度傳感器

無效

• 申請號: 201310070882.4
• 申請日: 2013-03-06
• 公開（公告）號: CN103115698A
• 公開（公告）日: 2013-05-22
• 發明（設計）人: 趙勇;呂日清
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明是一種基于酒精填充的光纖FP溫度傳感器，屬于光纖傳感研究領域。

背景技術

相對于普通傳感器，光纖傳感器具有許多獨特的優點。法布里-珀羅(Fabry-Perot,?簡稱為FP)干涉儀是目前主要的干涉儀之一，而光纖法布里-珀羅干涉儀更是以其結構簡單、體積小、抗干擾性強、高精度、低成本等優異的特性，被制作成各種傳感器，廣泛應用在各種領域上的參數的測量。光纖FP干涉儀早在1981中提出并開始進行研究，后來發展成各式各樣的FP傳感器，如壓強傳感器（文獻2.?Y.?Rao,?D.?Jackson,?R.?Jones,?and?C.?Shannon,?Development?of?prototype?fiber-optic-based?Fizeau?pressure?sensors?with?temperature?compensation?and?signal?recovery?by?coherence?reading,?Lightwave?Technology,?Journal?of,?1994(12)）、折射率傳感器（文獻3.?Z.?L.?Ran,?Y.?J.?Rao,?W.?J.?Liu,?X.?Liao,?and?K.?Chiang,?Laser-micromachined?Fabry-Perot?optical?fiber?tip?sensor?for?high-resolution?temperature-independent?measurement?of?refractive?index,?Optics?Express,?2008(16)）、溫度傳感器（文獻4.Y.?J.?Rao,?M.?Deng,?D.?W.?Duan,?and?T.?Zhu,?In-line?fiber?Fabry-Perot?refractive-index?tip?sensor?based?on?endlessly?photonic?crystal?fiber,?Sensors?and?Actuators?A:?Physical,?2008(148)）等等。光纖FP干涉儀可以分為兩類，一種是本征型，另外一種為非本征型。

Chung利用低相干光研究了一種FP溫度傳感器，使用了兩個FP腔來實現溫度傳感，實現了相移靈敏度為1.53rad/℃，相對相位靈敏度為7.3í10-6/℃(??????文獻5.C.?E.?Lee?and?H.?F.?Taylor,?Fiber-optic?Fabry-Perot?temperature?sensor?using?a?low-coherence?light?source,?Lightwave?Technology,?Journal?of,?1991(9))，該傳感器使用兩個FP腔，實現的靈敏度較低。而Liu由光纖端面、薄膜等設計了非本征型的FP溫度傳感器，利用薄膜受溫度的影響會發生形變，改變FP腔的腔長，最終實現溫度傳感，靈敏度為62.82nW/℃（文獻6.?Y.?Liu,?W.?Tian,?and?J.?Hua,?Fiber?Temperature?Sensor?Based?on?Micro-mechanical?Membranes?and?Optical?Interference?Structure,?in?Journal?of?Physics:?Conference?Series,?2011）。由于微米級的薄膜制作相對困難，不易于實現，溫度傳感也受制于薄膜的溫度效應，其結構容易受到外界影響。Rao提出了一種基于PCF的FP干涉儀的折射率探頭，可作為溫度傳感器，并實現了4.16?nm/℃（文獻7.?Y.?J.?Rao,?M.?Deng,?D.?W.?Duan,?and?T.?Zhu,?In-line?fiber?Fabry-Perot?refractive-index?tip?sensor?based?on?endlessly?photonic?crystal?fiber,?Sensors?and?Actuators?A:?Physical,?2008(148)）。它使用了2.3mm的無截止單模光子晶體光纖（endlessly?single-mode?photonic?crystal?fiber?(EPCF)）作為腔體，而腔體的一端使用了25μm長度的單模光纖作為端面，另外一端連接了一根單模光纖，傳導光信號，這樣的FP腔結構在熔接制作時工藝比較復雜，成本相對較高。Xu也使用了單模光纖和無截止光子晶體光纖(PCF)實現溫度傳感器，在單模光纖尾部熔接長度為1377μm的無截止單模光子晶體光纖來實現FP腔溫度傳感，并實現靈敏度為39.1nm/℃（文獻8.?L.?C.?Xu,?M.?Deng,?D.?W.?Duan,?W.?P.?Wen,?and?M.?Han,?High-temperature?measurement?by?using?a?PCF-based?Fabry–Perot?interferometer,?Optics?and?Lasers?in?Engineering,?2012）。它依然使用了無截止單模光子晶體光纖，在成本上相對較高。