[實用新型]光纖光柵溫度和間隙雙參量傳感器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320365958.1
• 申請日: 2013-06-25
• 公開（公告）號: CN203298894U
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發(fā)明（設計）人: 劉斌;汪洪波;劉慶;徐明東;李友松;胡浩
• 申請（專利權）人: 合肥正陽光電科技有限責任公司
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32;G01B11/14
• 代理公司: 合肥天明專利事務所 34115
• 代理人: 金凱

技術領域

????本實用新型涉及傳感器領域，具體是一種光纖光柵溫度和間隙雙參量傳感器。

背景技術

溫度是一個表征物體狀態(tài)的重要物理量，物體之間的間隙是一個表征物體之間相互關系的重要物理量，尤其是當兩個物體為一個系統(tǒng)中兩個有著緊密聯(lián)系的部件時。溫度傳感器和間隙傳感器是兩種應用十分廣泛、需要量非常大的傳感器，具有重要的應用前景。

光纖光柵傳感器是新近發(fā)展起來的一種新型傳感器，由于具有靈敏度高、動態(tài)范圍寬、不受電磁干擾、抗腐蝕、成本低、體積小巧等優(yōu)點，受到了廣泛的關注和快速的發(fā)展。光纖光柵可分為光纖布拉格光柵和長周期光柵兩大類。光纖布拉格光柵，又稱為短周期光柵或反射光柵，是一種光纖纖芯折射率沿光纖軸向受到周期性調制的光纖器件，其特點是傳輸方向相反的模式之間發(fā)生耦合，屬于反射型帶通濾波器。長周期光纖光柵又稱為透射光柵，其特點是同向傳輸的纖芯基模和包層模之間的耦合，無后向反射，屬于透射型帶阻濾波器。當一束寬帶光傳到光纖布拉格光柵上時，它能夠選擇性的反射寬帶光中某一特定波長的窄帶光，窄帶反射光的中心波長稱為光纖布拉格光柵的布拉格波長。布拉格波長由光柵纖芯的有效折射率和條紋周期這兩個光柵常數決定，而且光柵常數對外界溫度、應變等參數十分敏感，因此可以利用光纖布拉格光柵中心波長的變化來進行溫度和應變傳感。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種光纖光柵溫度和間隙雙參量傳感器，其可同時測量兩物體之間的距離和測量環(huán)境中的溫度，結構簡單，安裝使用方便。

本實用新型的技術方案為：

光纖光柵溫度和間隙雙參量傳感器，包括有金屬基片和兩條光纖布拉格光柵，所述的金屬基片的上表面和下表面上分別設置有上條形槽和下條形槽，所述的兩條光纖布拉格光柵分別固定于上條形槽和下條形槽內。

所述的上條形槽和下條形槽為交替設置，且沿端部側面的豎直中心線對稱。

所述的金屬基片選用金屬彈性基片。

所述的金屬基片為平直金屬基片或弧形彎折金屬基片。

本實用新型的設計原理：

當待測量的兩個凹凸配合的物體之間的間隙變小時，平直金屬基片上鄰近凹表面物體的光纖布拉格光柵將被拉伸，其布拉格波長向長波方向漂移，而鄰近凸表面物體的光纖布拉格光柵將被壓縮，其布拉格波長向短波方向漂移；當待測量的兩個平面相對物體之間的間隙變小時，弧形彎折金屬基片凹表面上的光纖布拉格光柵將被拉伸，其布拉格波長向長波方向漂移，而弧形彎折金屬基片凸表面上的光纖布拉格光柵將被壓縮，其布拉格波長向短波方向漂移；

溫度對金屬彈性基片上下兩個光纖布拉格光柵的影響是一致的，即如果溫度升高則上下兩個光柵的中心波長均向長波方向漂移，如果溫度降低則兩個光柵的波長均向短波方向漂移，因此將兩個光柵的波長值相加，可以解調出待測區(qū)域的溫度。并且由于是波長值相加，因此可將溫度探測靈敏度提高一倍。另外如上所述，間隙對金屬彈性基片上下兩個光纖布拉格光柵的影響是相反的，即如果間隙變化則兩個光柵的波長一個變大一個變小，因此將兩個光柵的波長值相減，可以解調出待測的間隙值，并且由于采用波長值相減的差動式的解調方法，有效的提高了間隙的探測精度。

本實用新型的優(yōu)點是：

本實用新型能夠同時測量溫度和間隙，并且針對不同的空隙形狀，可以設計平直金屬彈性基片或弧形彎折金屬彈性基片來滿足要求。同時本實用新型具有分辨率高、測量精度高、響應速度快、抗電磁干擾和體積小巧等特點，適用于各種溫度和間隙測量，尤其是對傳感器尺寸有苛刻要求的小間隙環(huán)境。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

圖2是本實用新型的側視圖。

圖3是本實用新型檢測兩個凹凸配合的物體之間的間隙的結果示意圖。

圖4是兩個凹凸配合的物體之間的間隙變小時的結構示意圖。

圖5是本實用新型檢測兩個平面相對物體之間的間隙的結果示意圖。

圖6是兩個平面相對物體之間的間隙變小時的結構示意圖。

圖7是本實用新型應用結構示意圖。

具體實施方式

見圖1，光纖光柵溫度和間隙雙參量傳感器，包括有彈性金屬基片1和兩條光纖布拉格光柵2，彈性金屬基片1為平直金屬基片或弧形彎折金屬基片；彈性金屬基片1的上表面和下表面上分別設置有交替設置的上條形槽3和下條形槽4，上條形槽3和下條形槽4沿端部側面的豎直中心線對稱（見圖2），兩條光纖布拉格光柵2分別固定于上條形槽3和下條形槽4內。

實施例1