[發(fā)明專利]EFPI光纖傳感器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310224673.0
• 申請日: 2013-06-06
• 公開（公告）號: CN103335949A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張敏;趙子文;廖延彪;王為宇;謝尚然
• 申請（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01L11/02
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種EFPI光纖傳感器。

背景技術(shù)

如圖1-圖2所示，EFPI（Extrinsic?Fabry-Perot?Interferometric-非本征法布里-珀羅腔干涉型）光纖傳感器，包括毛細(xì)玻璃管1、部分插入毛細(xì)玻璃管內(nèi)的入射光纖21以及反射光纖22。入射光纖21與反射光纖22間隙設(shè)置。所述入射光纖21、反射光纖22以及所述毛細(xì)玻璃管1在入射光纖21與反射光纖22的間隙處形成了F-P腔4。

所述光纖傳感器用以進(jìn)行氣體的濃度或壓力測試，將所述光纖傳感器至于被測氣體中，毛細(xì)玻璃管1表面與氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致毛細(xì)玻璃管1軸向延長，從而延長F-P腔4，在向入射光纖21輸入光線，通過光線在入射光纖21與反射光纖22相對端面的光程差測量出F-P腔4的延長量，進(jìn)而測量出氣體的濃度或壓力。

但是在具體的測量過程中，溫度的變化將導(dǎo)致毛細(xì)玻璃管的膨脹和縮小，尤其是熱膨脹系數(shù)較大的毛細(xì)玻璃管，進(jìn)而影響到測量精度。

發(fā)明內(nèi)容

（一）發(fā)明目的

針對上述問題，本發(fā)明提供一種溫度敏感度低、測量結(jié)果更加精確的EFPI光纖傳感器。

（二）技術(shù)方案

為達(dá)上述目的，本發(fā)明EFPI光纖傳感器，包括毛細(xì)玻璃管以及至少部分位于所述毛細(xì)玻璃管中的入射光纖，還包括至少部分位于所述毛細(xì)玻璃管中且與所述入射光纖間隙設(shè)置的光線反射端；

所述毛細(xì)玻璃管與所述光線反射端的熱膨脹系數(shù)比為0.25～0.99。

優(yōu)選地，所述光線反射端包括反射光纖以及位于所述反射光纖外表面的第一溫度補(bǔ)償膜。

優(yōu)選地，所述入射光纖的外表面設(shè)有熱膨脹系數(shù)大于所述毛細(xì)玻璃管的第二溫度補(bǔ)償膜。

優(yōu)選地，所述第一溫度補(bǔ)償膜的材質(zhì)與所述第二溫度補(bǔ)償膜的材質(zhì)相同，且均為金屬膜或合金膜。

優(yōu)選地，所述光線反射端為金屬絲或合金絲。

優(yōu)選地，所述毛細(xì)玻璃管與所述光線反射端的熱膨脹系數(shù)比為0.58～0.99。

（三）本發(fā)明的有益效果

本發(fā)明所述的EFPI光纖傳感器，通過限定了光線反射端與所述毛細(xì)玻璃管之間的熱膨脹系數(shù)的比，從而在具體使用時(shí)，通過光線反射端的膨脹和縮小來補(bǔ)償溫度引起的毛細(xì)玻璃管導(dǎo)致的F-P腔的變化，從而獲得更加精確的測量結(jié)果，從而具有結(jié)構(gòu)簡單、實(shí)現(xiàn)簡便、測量結(jié)果更加精確的優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1為現(xiàn)有的EFPI光纖傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1所述的EFPI的A-A視圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例所述的EFPI光纖傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖之一；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例所述的EFPI光纖傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖之二；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例所述的EFPI光纖傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖之三。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合說明書附圖以及實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。

如圖3-圖5所示，本實(shí)施例EFPI光纖傳感器，包括毛細(xì)玻璃管11以及至少部分位于所述毛細(xì)玻璃管11中的入射光纖21，還包括至少部分位于所述毛細(xì)玻璃管11中且與所述入射光纖21間隙設(shè)置的光線反射端；所述毛細(xì)玻璃管11與所述光線反射端的熱膨脹系數(shù)比為0.25～0.99。入射光纖21與光線反射端之間間隙設(shè)置，所述間隙與毛細(xì)玻璃管形成F-P腔4，進(jìn)行測量時(shí)，光線從入射光纖21進(jìn)入、經(jīng)過所述F-P腔4，再通過光線反射端的端面反射回入射光纖21。在測量時(shí)通過測量前后的光程差比較，計(jì)算得到的F-P腔4的光程差，從而進(jìn)一步得到被測物質(zhì)對本實(shí)施例所述的EFPI光纖傳感器作用，從而得到所需的測量結(jié)果。在本實(shí)施例中所述毛細(xì)玻璃管11優(yōu)先選用延展性好、熱膨脹系數(shù)較大的材質(zhì)。且在本實(shí)施例中所述毛細(xì)玻璃管11與所述光線反射端之間的膨脹系數(shù)比為0.25～0.99，從上述比值可知毛細(xì)玻璃管的熱膨脹系數(shù)小于所述光線反射端，且比值小于或等于0.99，從而確保了所述光線反射端可以用來彌補(bǔ)溫度效應(yīng)引起的毛細(xì)玻璃管的延伸導(dǎo)致的F-P腔的延伸，且同保證了不會發(fā)生過補(bǔ)償現(xiàn)象，從而減少溫度對EFPI光纖傳感器的精確度的影響，從而測量結(jié)果更加精確，從而本實(shí)施例所述的EFPI光纖傳感器具有溫度敏感性低、測量結(jié)果精確的優(yōu)點(diǎn)。其中圖1-圖5中所述的標(biāo)號3均表示為光線反射端與毛細(xì)玻璃管之間的連接，在具體的實(shí)施過程中所述連接常為激光焊接點(diǎn)。且所述膨脹系數(shù)比，可以根據(jù)實(shí)際的需要進(jìn)行調(diào)整，具體比值大小為0.30、0.50、0.65、0.78、0.90或0.95等。