[發明專利]溫度參數及壓力參數獲取方法、裝置、設備及存儲介質

有效

• 申請號: 201910252664.X
• 申請日: 2019-03-29
• 公開（公告）號: CN110008574B
• 公開（公告）日: 2022-12-13
• 發明（設計）人: 王曉霞;于潔;王遙遙;孫湃;李蒙;秦樹林;王春華;李鵬濤;黃庭峰;歷偉;趙鐵磊;馬青
• 申請（專利權）人: 京東方科技集團股份有限公司;北京京東方光電科技有限公司
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 北京志霖恒遠知識產權代理有限公司 11435
• 代理人: 郭棟梁

本申請公開了一種溫度參數及壓力參數獲取方法、裝置、設備及存儲介質，其中裝置包括獲取單元，用于獲取以不同波長的第一激光及第二激光同時對MDR球形微腔激勵，并同時改變MDR球形微腔的第一測試溫度和第一測試壓力，而形成的第一激光及第二激光的溫度譜線移動量及壓力譜線移動量；計算單元，用于獲得溫度參數及壓力參數。上述方案，在同時改變第一測試溫度和第一測試壓力的情況下，通過兩不同波長激光的激勵來獲得兩不同激光的溫度譜線移動量及壓力譜線移動量，并對溫度譜線移動量及壓力譜線移動量進行解耦，獲得溫度參數及壓力參數，使得MDR球形微腔采用解耦后的參數進行溫度、壓力傳感時，提高了MDR球形微腔傳感的品質，保證了測量的準確性。

技術領域

本發明一般涉及光學傳感技術領域，具體涉及一種溫度參數及壓力參數獲取方法、裝置、設備及存儲介質。

背景技術

光學回音壁模式是當輸入的光信號耦合進入微腔，一定波長的光會在微腔內發生共振，例如，微腔為球形微腔，由于球形微腔的本征波長具有周期性，因此在吸收光譜曲線上就會出現周期性的吸收峰，這些吸收峰呈一定間隔均勻分布，這一間隔稱為自由光譜范圍(Free Spectral Range；簡稱FSR)。當球形微腔形變之后，吸收峰的位置會發生偏移，通過探測吸收譜線的變化與外場的關系可以進行物理參數的高靈敏度獲取。

隨著對球形微腔研究的深入，球形微腔的種類也逐漸增多，目前有這樣一種形貌共振(Morphology Dependent Resonances，簡稱MDR)球形微腔，其包括彈性球芯，彈性球芯外包覆導光層，彈性球芯內設置有磁流液及磁性微粒，這種球形微腔可以實現溫度、壓力及磁場的傳感，但是，其存在溫度和壓力耦合的效應，如何對溫度參數及壓力參數解耦是研究人員的主要研究方向。此外，由于MDR球形微腔的熱學傳感中，存在熱光系數和熱膨脹系數的雙重耦合問題；力學傳感中，存在應變楊氏模量與折射率壓力系數的耦合效應等。通常會根據球形微腔的材料確定熱光系數和熱膨脹系數等基本特性參數，但是在彈性球芯內加入磁性微粒后，熱光系數和熱膨脹系數均會發生變化，如何準確的確定熱光系數和熱膨脹系數亦是本領域研究人員的主要研究方向之一。

發明內容

本發明期望提供一種溫度參數及壓力參數獲取方法、裝置、設備及存儲介質，用于對MDR球形微腔的溫度參數及壓力參數進行解耦，提高一腔多參數傳感的品質。

第一方面，本發明提供一種MDR球形微腔的溫度參數及壓力參數獲取方法，

以不同波長的第一激光及第二激光同時對所述MDR球形微腔激勵，并同時改變所述MDR球形微腔的第一測試溫度和第一測試壓力，以獲得所述第一激光及所述第二激光的溫度譜線移動量及壓力譜線移動量，并根據以下關系式獲得所述MDR球形微腔的溫度參數及壓力參數：

其中，Δλ₁為所述第一激光不區分溫度、壓力效應的譜線移動量，Δλ₂為所述第二激光不區分溫度、壓力效應的譜線移動量，ε為所述MDR球形微腔的熱光系數，α為所述MDR球形微腔的熱膨脹系數，γ為所述MDR球形微腔的折射率壓力系數，G為所述MDR球形微腔的應變楊氏模量，R為所述MDR球形微腔的半徑，λ₁為所述第一激光的波長，λ₂為所述第二激光的波長，n₁為所述MDR球形微腔對所述第一激光的折射率，n₂為所述MDR球形微腔對所述第二激光的折射率，Δλ_1T為所述第一激光的溫度譜線移動量，Δλ_1P為所述第一激光的壓力譜線移動量，Δλ_2T為所述第二激光的溫度譜線移動量，Δλ_2P為所述第二激光的壓力譜線移動量，ΔT為溫度改變量，ΔP為壓力改變量。

進一步地，根據以下方法獲取所述熱光系數、所述熱膨脹系數、所述折射率壓力系數及所述應變楊氏模量：