[實用新型]基于法布理-珀羅干涉的單光柵鍍銀光纖溫度傳感系統

有效

• 申請號: 201721365604.1
• 申請日: 2017-10-23
• 公開（公告）號: CN207662535U
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 楊文龍;潘銳;熊燕玲;楊玉強
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 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

本實用新型涉及一種基于法布理?珀羅干涉的單光柵鍍銀光纖溫度傳感系統，屬于光纖傳感領域；本實用新型采用靈敏度較高的干涉式系統，同時通過在裸光纖以及光纖端面鍍銀的方式提高對溫度的靈敏度和精度；寬帶光源發射的光，經過耦合器傳達至傳感部分，傳感部分為光纖光柵、鍍銀光纖以及光纖鍍銀端面，滿足光纖光柵中心波長的光在傳感部分來回反射，從而使傳感部分形成法布理?珀羅干涉，滿足干涉條件的光經過耦合器，被光譜儀接收，可以得到干涉譜；當外界溫度改變時，鍍銀光纖體積發生變化，相當于改變干涉儀的腔長，從而使干涉譜線改變，實現溫度傳感；本實用新型具有體積小、精度高、操作方便、靈敏度高等優點，易于推廣使用。

技術領域

本實用新型涉及一種溫度傳感系統，屬于光纖傳感領域。

背景技術

光纖是近代光學的一個重要組成部分，光纖的出現使得傳感、通信等領域有了重大的進步。光纖傳感技術的起始于20世紀70年代，是光電技術應用最廣泛、發展最迅速的分支之一。由于光纖靈敏度高、體積小、重量輕、機械性能穩定以及抗電磁干擾等特性，光纖傳感技術一經問世便成為各大領域的科研重點，并在各大科研領域不斷發展和創新，成為傳感技術的先導;近些年來，光纖傳感器作為光纖傳感技術的重要科研產物，由于其抗電磁干擾、質量輕、體積小、抗腐蝕等特點廣泛應用于物理、化學等研究領域;目前光纖常見的光纖傳感器可以分為光纖光柵傳感型、分布式光纖傳感型和相位調制型；光纖光柵型傳感器具有波長編碼的獨特優勢并隨著波長解調技術的發展技術已趨于成熟；但由于其制作中對曝光時間、柵距和折射率調制的限制，使其裸光柵溫度靈敏度并不高，而制作特殊光柵的成本較高；分布式光纖傳感可實現大范圍的連續、長周期長距離傳感；但信號需經過后續的放大處理，成本較高且傳感系統結構較為復雜，不易于實現商品化；相位調制型既干涉式光纖傳感器具有結構簡單、制作方便、靈敏度高等優點，并且傳感臂方便與其他敏感材料結合，從而實現高靈敏度多參量傳感測量和特殊環境參量的傳感測量；本實用新型采用結合光纖光柵的干涉式傳感，結合了光纖光柵傳感型傳感器和相位調制型傳感器的優點并且合理的補償了兩種光纖傳感器的不足，大大的提高了傳感器的精度和靈敏度；對于科研領域中需要對溫度進行嚴格監控的實驗環境或生產生活中由于溫度測量不準不及時而造成嚴重損失的情況來說，具有高精度高靈敏度的溫度傳感系統具有重要意義。

發明內容

本發明是為了解決現有的溫度傳感器精度低、靈敏性較差、結構復雜的問題，現提供基于法布理-珀羅干涉的單光柵鍍銀光纖溫度傳感系統。

基于法布理-珀羅干涉的單光柵鍍銀光纖溫度傳感系統；它包括寬帶光源（1）、光纖耦合器（2）、光纖光柵（3）、鍍銀光纖（4）、光纖鍍銀端面（5）、光譜儀（6）。

寬帶光源（1）發出波長連續的光，經光纖耦合器（2）到達光纖光柵（3），一部分光經光纖光柵（3）反射，一部分光經光纖光柵（3）透射進入鍍銀光纖（4），透射光經過鍍銀光纖（4）傳輸到光纖鍍銀端面（5）。由于光纖鍍銀端面（5）鍍有銀膜，使通過銀膜反射的光纖光柵的透射光與光纖光柵的反射光相匹配，兩部分光中心波長相同，從而使光纖光柵（3）、鍍銀光纖（4）以及光纖鍍銀端面（5）形成法布理-珀羅干涉儀，其中光纖光柵（3）與光纖鍍銀端面（5）近似為法布理-珀羅干涉儀的兩反射鏡，鍍銀光纖（4）近似為法布理-珀羅干涉儀的干涉腔，當光纖光柵的透射光傳輸到光纖鍍銀端面（5），光將被反射回來，經光纖光柵（3）透射的光在光纖光柵（3）與光纖鍍銀端面（5）之間來回傳播，形成法布理-珀羅干涉，光將在光纖光柵（3）和光纖鍍銀端面（5）之間反射形成干涉場，滿足條件的波長將會將會經光纖耦合器（2）進入光譜儀（6）中，得到干涉光譜。

當外界溫度變化時，由于表面鍍銀結構由于金屬銀的良好導熱性增強了表面鍍銀的裸光纖（4）的溫度敏感性，且金屬銀的熱膨脹系數遠大于表面鍍銀的裸光纖（4）,使表面鍍銀的裸光纖（4）對溫度敏感，從而當外界溫度改變時，表面鍍銀的裸光纖（4）體積隨之改變，進而改變傳輸光的光程，相當于改變干涉儀的腔長，從而使干涉譜線發生改變，實現溫度傳感。