[發明專利]一種可實現軸向應變補償的光纖彎曲傳感器

有效

• 申請號: 201910019682.3
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN109855555B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 鄭狄;劉卓丹;潘煒;鄒喜華
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G01B11/16
• 分類號: G01B11/16;G01B11/24
• 代理公司: 成都華風專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 張巨箭;徐豐

1.一種可實現軸向應變補償的光纖彎曲傳感器，其特征在于：包括：

單模光纖；

第一偏芯光纖，其纖芯與所述單模光纖的纖芯對準后熔接于所述單模光纖的其中一端；

第二偏芯光纖，其纖芯與所述單模光纖的纖芯對準后熔接于所述單模光纖的另外一端，且第一偏芯光纖和第二偏芯光纖的截面在幾何上呈正交關系；

兩個中心波長不同的FBG，分別對稱寫入兩個熔接點處，位于熔接點兩側的FBG產生不同的反射峰波長；

當傳感器彎曲時，所述第一偏芯光纖和所述第二偏芯光纖受到彎曲和軸向應變的共同影響，而所述單模光纖僅受到軸向應變影響，因此位于熔接點兩側的FBG的纖芯折射率和光柵周期將不同，產生不同的反射峰波長，從而等效形成4個FBG；

由于偏芯光纖的纖芯偏離其中性軸，當傳感器彎曲時，其纖芯受彎曲和軸向拉力產生的應變而使FBG產生中心波長漂移；而單模光纖的纖芯位于其中性軸上，其纖芯中的FBG僅受軸向應變產生中心波長漂移；因此利用單模光纖中FBG的中心波長漂移量解調出傳感器彎曲時所引入的軸向應變，并用于補償偏芯光纖中FBG在彎曲時引入的軸向應變產生的中心波長漂移，再結合兩個正交偏芯光纖補償后的FBG中心波長漂移量解調出曲率和彎曲方向。

2.根據權利要求1所述的一種可實現軸向應變補償的光纖彎曲傳感器，其特征在于：所述兩個中心波長不同的FBG的波長所具有的差異，使得在光纖彎曲時等效形成的四個FBG的反射譜不重疊。

3.根據權利要求1所述的一種可實現軸向應變補償的光纖彎曲傳感器，其特征在于：所述單模光纖的長度應大于其兩端寫入的FBG長度之和，確保兩端的FBG在單模光纖中不重疊；在此基礎上，單模光纖長度盡量短以確保兩個熔接點處具有相同的曲率。

4.根據權利要求1所述的一種可實現軸向應變補償的光纖彎曲傳感器，其特征在于：偏芯光纖與單模光纖均只支持基模信號傳輸，且兩者的纖芯直徑相同。

5.根據權利要求1所述的一種可實現軸向應變補償的光纖彎曲傳感器，其特征在于：FBG的寫入方式包括相位掩膜法、飛秒激光直寫法或電弧放電制備法在內的任意一種，而熔接點兩側的FBG寫入參數應一致。