[發明專利]一種基于金屬鍍膜的光纖懸臂梁溫度傳感器

在審

• 申請號: 201810288300.2
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108195486A
• 公開（公告）日: 2018-06-22
• 發明（設計）人: 劉月明;徐程;姜輝
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 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

本發明是一種基于金屬鍍膜的光纖懸臂梁溫度傳感器，屬于光纖傳感器技術領域。包括激光光源、光電探測器、光纖環形器、光纖、固支端、光纖懸臂梁、金屬膜、法布里—珀羅腔和光纖端面；光纖懸臂梁位于光纖端面上，通過光纖端面邊緣的固支端與光纖端面連接。光纖懸臂梁與光纖端面平行，構成法布里?珀羅腔，形成光纖一體化結構。光纖懸臂梁外表面鍍有金屬膜，形成雙膜結構。激光光源與光纖環形器端口A連接，光纖懸臂梁一體化結構與光纖環形器端口B連接，光電探測器與光纖環形器端口C連接。本發明利用金屬膜受溫度影響發生伸縮與光纖懸臂梁產生雙膜熱撓曲效應，使光纖懸臂梁產生熱撓曲，導致法布里?珀羅腔的腔長發生改變。由激光光源發出的光信號在法布里?珀羅腔中反射，受法布里?珀羅腔腔長調制，檢測反射光信號即可檢測溫度。

技術領域

本發明屬于光纖傳感技術領域，涉及一種基于金屬鍍膜的光纖懸臂梁溫度傳感器。

背景技術

光纖溫度傳感器是目前最常用的溫度傳感器之一。光纖溫度傳感器的種類主要有光纖光柵溫度傳感器、干涉型光纖溫度傳感器以及基于彎曲損耗的光纖溫度傳感器等。與傳統的傳感器相比，光纖傳感器有很多優點，其主要優點為性能優、對象廣、可兼容、易成網、成本低的優點。并且光纖是耐腐蝕的傳輸介質，其有靈敏度高，重量輕，體積小，外形可變，可繞等優點，有利于航空、航天以及狹窄空間的應用。光纖懸臂梁傳感探頭結合光纖傳感器和懸臂梁的特點，使之具有光纖傳感器的各種優點，如微型探頭、易實現多點式分布檢測、遠距離檢測、抗干擾、高精度、低功耗特性和全光傳輸等優點。

而光纖法布里-珀羅結構溫度傳感器是目前最常用的干涉型光纖溫度傳感器之一，通常由光纖端面與膜片構成法布里-珀羅腔，當溫度改變時，法布里-珀羅腔發生變化，由激光光源發出的光信號在法布里-珀羅腔中發生改變，通過檢測光信號來檢測溫度。該溫度傳感器可以實現微型化，在各種狹小空間內使用。并且有較高的精度。

現有的法布里-珀羅腔光纖溫度傳感器所采用的方式是在光纖端面腐蝕出一個凹槽，然后在光纖端面上結合一層基板，在基板上鍍上一層膨脹系數較大的金屬膜，利用金屬膜在不同溫度下發生形變使得雙膜發生熱撓曲，從而讓光纖端面與雙膜形成的法布里-珀羅腔的腔長產生變化，由激光光源發出的光信號在腔中發生改變，檢測光信號即可檢測溫度。

這種溫度傳感器的缺點是法布里-珀羅腔為封閉腔，當傳感器測量不同溫度時腔內氣體會因為溫度改變而收縮或膨脹從而導致雙金屬膜的熱撓曲變得更加劇烈，導致測量精度下降。

發明內容

為了解決上述技術的不足，本發明的目的在于提供一種基于金屬鍍膜的光纖懸臂梁溫度傳感器，該溫度傳感器采用普通標準單模光纖和鍍有金屬膜的光纖懸臂梁，實現光纖一體化結構，縮減了傳感器的體積，適用于狹小空間溫度的測量；采用了光纖懸臂梁結構的法布里-珀羅腔，消除了封閉式法布里-珀羅腔中空氣對傳感器精度的干擾。

本發明采用的技術方案為：一種基于金屬鍍膜的光纖懸臂梁溫度傳感器，包括激光光源、光電探測器、光纖環形器、光纖、固支端、光纖懸臂梁、金屬膜、法布里—珀羅腔和光纖端面；所述的光纖懸臂梁位于光纖端面上，由光纖端面邊緣的固支端連接光纖懸臂梁與光纖端面，光纖懸臂梁與光纖端面平行，構成法布里—珀羅腔，形成光纖一體化結構；所述的光纖懸臂梁長度為90μm-110μm，寬為20μm-30μm，厚度為2μm-5μm。所述的固支端高度為5μm-10μm，厚度為3μm-4μm，固支端寬度與懸臂梁寬度一致；所述的激光光源與光纖環形器端口A連接，光纖一體化結構與光纖環形器端口B連接，光電探測器與光纖環形器端口C連接；所述的光纖懸臂梁外側金屬膜厚度為1μm-1.5μm。

本發明的有益效果是：

1.器件結構簡單，光纖溫度傳感器體積小，滿足傳感器微型化要求，適用于狹小空間檢測；