[實用新型]無芯光纖混合傳感器及實驗系統

有效

• 申請號: 201820959756.2
• 申請日: 2018-06-21
• 公開（公告）號: CN208254503U
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 鄭雪琴;馬保東;王勇;桂中華;杜雅楠;李佳霖;戴江鴻;蘭柏;潘凌;陳瑞;董陽偉;盧偉甫;孫曉霞;于珊;孫慧芳;馬傳寶;凌超;王玨
• 申請（專利權）人: 國家電網有限公司;國網新源控股有限公司;國網新源控股有限公司技術中心;國網新源控股有限公司檢修分公司
• 主分類號: G01D5/26
• 分類號: G01D5/26
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王濤

本實用新型提供了一種無芯光纖混合傳感器及實驗系統，該無芯光纖混合傳感實驗系統包括：無芯光纖混合傳感器、寬帶光源、光譜儀及耦合器；無芯光纖混合傳感器包括：Michelson光纖傳感器及F?P腔結構，Michelson光纖傳感器與F?P腔結構級聯；F?P腔結構包括：兩段單模光纖及一段無芯光纖，無芯光纖熔接至兩段單模光纖之間，并且熔接點處形成菲涅爾反射膜；寬帶光源發出的光通過耦合器進入Michelson光纖傳感器，一部分光在Michelson光纖傳感器的包層中傳播，被F?P腔結構的菲涅爾反射膜反射回Michelson光纖傳感器的纖芯中，與另一部分在Michelson光纖傳感器的纖芯中傳播的光發射干涉后返回光譜儀中。本實用新型利用光纖模式干涉的濾波和傳感特性，解決了不同參數之間的串擾問題。

技術領域

本實用新型是關于光纖傳感器技術領域，特別是關于一種無芯光纖混合傳感器及實驗系統。

背景技術

大壩在使用過程中在復雜荷載的長期作用下、隨著材料老化，大壩結構的抗力衰減，在極端工況下會發生災難性事故，嚴重危害人民生命財產和安全。近年來，隨著國內外特高壩如小灣、錦屏二級、溪洛渡等特大水利工程的興建，為了保障大壩結構的安全性、完整性、適用性和耐久性，已經建成的許多重大工程結構和基礎設施急需采用有效的手段檢測和評定其安全狀況、修復和控制損傷，對各種原因造成的損害進行提前預警，以監測結構的服役安全狀況，并為研究結構服役期間的損傷演化規律提供有效的、直接的方法。為了有效地監測大壩服役狀況以及對其結構損傷進行識別，需要對各種物理參數(位移、裂縫、溫度、應力應變、滲流等)的進行測量。在水利工程中，大部分大壩安全監測系統都采用電測系統，如電阻應變計、振弦式應變傳感器等，這些監測儀器存在抗干擾能力弱，長期運行穩定性差、誤差較大等問題。

隨著光纖傳感器技術的發展，其在水利工程中也有小范圍的應用。光纖傳感器最早是在1979年由美國航空航天局埋入符合材料內部，監測其應變和溫度，之后，光纖傳感器在飛行領域和復合材料研究領域越來越成熟。光纖光柵傳感器(FBG)具有抗電磁干擾、結構簡單、測量精度高、長期穩定性好等優勢，可以實現實時、在線監測等優點，在傳感器領域中得到了廣泛的應用。由光柵傳感器制成的分布式光纖傳感器利用光纖光柵傳感制成的分布式應變、溫度傳感器用于水電站大壩溫度、裂縫、應變等測量，分布式光纖傳感器可沿空間位置連續給出某一參量測量值。然而，雖然FBG傳感器有很多優點，但存在埋入傳感器存活率問題，并且在大壩運行過程中，為了實現FGB溫度補償及增敏等功能，在光纖外還需加由不銹鋼、陶瓷等材料制成的保護層，成本大大提高。另外，FBG的傳感信息采用波長編碼，檢測FBG中心波長是FBG傳感器面臨的關鍵問題，在編碼解調過程中，雖然可以使用光譜儀，但解調價格偏高。為此，人們提出了許多解調方法，但各自有其優缺點，存在穩定性差，受環境因素的變化導致光源的擾動影響相位的變化等不足。FBG最顯著的特點是溫度和應變的交叉敏感，導致雙參數測量在實際應用中誤差較大。

實用新型內容

本實用新型實施例提供了一種無芯光纖混合傳感器及實驗系統，以解決了不同參數之間的串擾問題。

為了實現上述目的，本實用新型實施例提供了一種無芯光纖混合傳感器，包括：Michelson光纖傳感器及F-P腔結構，所述Michelson光纖傳感器與所述F-P腔結構級聯；其中，

所述F-P腔結構包括：兩段單模光纖及一段無芯光纖，所述無芯光纖熔接至兩段所述單模光纖之間，并且熔接點處形成菲涅爾反射膜；

寬帶光源發出的光一部分在所述Michelson光纖傳感器的包層中傳播，被所述F-P腔結構的菲涅爾反射膜反射回所述Michelson光纖傳感器的纖芯中，與另一部分在所述Michelson光纖傳感器的纖芯中傳播的光發射干涉。

一實施例中，所述Michelson光纖傳感器包括一球狀結構，所述F-P腔結構設置所述球狀結構后。