[實(shí)用新型]基于望遠(yuǎn)鏡式熔錐結(jié)構(gòu)的馬赫曾德干涉高靈敏微位移傳感器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201320027872.8
• 申請(qǐng)日: 2013-01-17
• 公開（公告）號(hào): CN203148386U
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 路艷芳;沈常宇;陳德寶;褚金雷;鐘川;鄒新;金尚忠;李萍;董燕艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國計(jì)量學(xué)院
• 主分類號(hào): G01B11/02
• 分類號(hào): G01B11/02;G02B6/255
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型提供了由新型的單模光纖熔錐結(jié)構(gòu)構(gòu)成的微位移傳感器，屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域。?

背景技術(shù)

在一些需要精確測(cè)量及控制位移的場(chǎng)合需要利用微位移傳感器。光纖傳感器由于具有質(zhì)量輕、體積小、抗電磁干擾、價(jià)格低廉等優(yōu)點(diǎn)，因而比基于電的位移傳感器應(yīng)用空間更加廣泛。然而，以往的光纖微位移傳感器多采用光子晶體光纖或多模光纖，其價(jià)格高昂且制作工藝復(fù)雜，而靈敏度卻不十分理想。本實(shí)用新型采用新型的單模光纖熔錐，級(jí)聯(lián)錯(cuò)位纖芯，形成馬赫曾德干涉探測(cè)微位移，有效地提高了微位移傳感器的靈敏度。本實(shí)驗(yàn)新型采用單模光纖，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單大大降低了微位移傳感器的成本。?

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型目的在于提供了基于望遠(yuǎn)鏡式熔錐結(jié)構(gòu)的馬赫曾德干涉高靈敏微位移傳感器。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏度高等特點(diǎn)。?

本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：?

基于望遠(yuǎn)鏡式熔錐結(jié)構(gòu)的馬赫曾德干涉高靈敏微位移傳感器，其特征在于：?jiǎn)文９饫w1、望遠(yuǎn)鏡式熔錐2、錯(cuò)位纖芯3組成；望遠(yuǎn)鏡式熔錐2是在單模光纖1上經(jīng)過光纖熔接機(jī)熔接而成，錯(cuò)位纖芯3是將兩段單模光纖1錯(cuò)位對(duì)接而成。?

所述的基于望遠(yuǎn)鏡式熔錐結(jié)構(gòu)的馬赫曾德干涉高靈敏微位移傳感器，其特征在于：?jiǎn)文９饫w1的纖芯直徑9μm，包層直徑125μm。?

所述的基于望遠(yuǎn)鏡式熔錐結(jié)構(gòu)的馬赫曾德干涉高靈敏微位移傳感器，其特征在于：望遠(yuǎn)鏡式熔錐2的直徑范圍為80～100μm，長(zhǎng)度范圍為95～120μm。?

所述的基于望遠(yuǎn)鏡式熔錐結(jié)構(gòu)的馬赫曾德干涉高靈敏微位移傳感器，其特征在于：望遠(yuǎn)鏡式熔錐2與錯(cuò)位纖芯3的距離范圍是1～2cm。?

本實(shí)用新型的工作原理是：由寬帶光源發(fā)出的光在單模光纖中傳播，經(jīng)望遠(yuǎn)鏡式熔錐時(shí)，少部分光耦合進(jìn)包層，大部分光仍然留在纖芯中，進(jìn)入包層中的光能在包層中傳輸很短的距離，經(jīng)過錯(cuò)位纖芯時(shí)，包層中的光又被耦合進(jìn)纖芯中，因?yàn)楣庠诎鼘又袀鬏斉c在纖芯中傳輸?shù)恼凵渎什煌?，而產(chǎn)生相位差，進(jìn)而會(huì)發(fā)生干涉，構(gòu)成馬赫曾德干涉儀。錯(cuò)位的程度不同致使包層和纖芯中的光相對(duì)強(qiáng)度不同，干涉強(qiáng)度因此會(huì)發(fā)生變化。?

本實(shí)用新型的有益效果是：在單模光纖上利用新型的熔錐結(jié)構(gòu)測(cè)量微位移，成本降低，?

制作簡(jiǎn)便，靈敏度大幅提高。?

附圖說明

圖1是基于望遠(yuǎn)鏡式熔錐結(jié)構(gòu)的馬赫曾德干涉高靈敏微位移傳感器示意圖；?

圖2是不同微位移情況下透射光譜圖；?

圖3是基于望遠(yuǎn)鏡式熔錐結(jié)構(gòu)的馬赫曾德干涉高靈敏微位移傳感器的溫度誤差圖；?

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施實(shí)例對(duì)本實(shí)驗(yàn)新型作進(jìn)一步描述：?

參見附圖1，基于望遠(yuǎn)鏡式熔錐結(jié)構(gòu)的馬赫曾德干涉高靈敏微位移傳感器，單模光纖1、望遠(yuǎn)鏡式熔錐2、錯(cuò)位纖芯3組成；望遠(yuǎn)鏡式熔錐2是在單模光纖1上經(jīng)過光纖熔接機(jī)熔接而成，其參數(shù)為重疊范圍為7～12μm，放電功率為標(biāo)準(zhǔn)+2bit，斷面間隔范圍為10～12μm，放電時(shí)間范圍為2000～2500ms，錐形長(zhǎng)度范圍為16～20μm。錯(cuò)位纖芯3是將兩段單模光纖1錯(cuò)位對(duì)接而成。?

圖2是不同微位移情況下透射光譜圖。微位移由0μm到12μm時(shí)沒有干涉現(xiàn)象，位移由12μm到26μm時(shí)出現(xiàn)干涉條紋，并且在26μm時(shí)干涉條紋對(duì)比度最大。首先，微位移在0μm到12μm內(nèi)，錯(cuò)位較小，纖芯內(nèi)光強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于包層內(nèi)光強(qiáng)度，干涉條紋可見度極小，因此看不到干涉條紋；隨著微位移的增加，由熔錐纖芯耦合進(jìn)錯(cuò)位端纖芯的光越來越少，而由包層耦合進(jìn)錯(cuò)位端纖芯的光越來越多，二者強(qiáng)度越來越接近，干涉條紋可見度逐漸增大，到26μm處，二者光強(qiáng)度最相近，因此干涉條紋可見度最大。?

圖3是基于望遠(yuǎn)鏡式熔錐結(jié)構(gòu)的馬赫曾德干涉高靈敏微位移傳感器的溫度誤差圖。實(shí)驗(yàn)選擇位移為20μm處時(shí)溫度由20℃增加到80℃的透射譜圖。其溫度誤差為0.023dB/℃。對(duì)于傳感器而言，溫度變化的影響幾乎可以忽略不計(jì)。?