[發(fā)明專利]基于空芯光纖表面等離子共振的在纖式溫度傳感器及檢測(cè)方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910409291.2
• 申請(qǐng)日: 2019-05-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110108384A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張亞男;鄂思宇;趙勇;鄭萬(wàn)祿
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號(hào): G01K11/32
• 分類號(hào): G01K11/32
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉;梅洪玉

1.基于空芯光纖表面等離子共振的在纖式溫度傳感器，其特征在于，該在纖式溫度傳感器包括空芯光纖(31)、銀膜(32)和溫度敏感材料，空芯光纖(31)兩端面是光滑的，空芯光纖(31)內(nèi)壁鍍有銀膜(32)，空芯光纖(31)內(nèi)部的銀膜(32)外填充溫度敏感材料(33)，所述的溫度敏感材料為聚二甲基硅氧烷。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空芯光纖表面等離子共振的在纖式溫度傳感器，其特征在于，空芯光纖(31)參數(shù)為：長(zhǎng)20mm，內(nèi)徑450μm，外徑670μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于空芯光纖表面等離子共振的在纖式溫度傳感器，其特征在于，在纖式溫度傳感器的制備流程為：首先用光纖研磨機(jī)將空芯光纖(31)兩端研磨光滑，隨后注射器將SnCl₂溶液填充至兩端研磨光滑的空芯光纖(31)內(nèi)來(lái)敏化空芯光纖(31)內(nèi)壁，然后將SnCl₂溶液沖洗干凈并吹干空芯光纖(31)內(nèi)壁待用；隨后利用化學(xué)方法來(lái)將空芯光纖(31)內(nèi)壁鍍上銀膜(32)；最后配置聚二甲基硅氧烷，利用注射器將其填充至空芯光纖(31)內(nèi)，待其固化以后，完成在纖式溫度傳感器的制作。

4.據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于空芯光纖表面等離子共振的在纖式溫度傳感器，其特征在于，銀膜(32)制備流程為：首先向0.1mol/L的AgNO₃溶液中逐滴加入體積百分比為20％的氨水，邊滴加邊攪拌，使溶液由澄清無(wú)色變渾濁再變成澄清無(wú)色；隨后加入0.8mol/L的KOH，溶液變?yōu)楹稚?.1mol/L的AgNO₃溶液與0.8mol/L的KOH的用量體積比例關(guān)系為10:7；接下來(lái)再逐滴加入體積百分比為20％的氨水使溶液變?yōu)槌吻逋该鳎瓿摄y氨溶液的配置；然后用純水按照1:6的體積比將配好的銀氨溶液進(jìn)行稀釋后，加入0.25mol/L的葡萄糖溶液，銀氨溶液與葡萄糖溶液的體積比為5:2；最后將混合溶液快速填充至空芯光纖(31)內(nèi)部，50s后將空芯光纖(31)內(nèi)部溶液沖干，完成銀膜(32)制備。

5.據(jù)權(quán)利要求3述的基于空芯光纖表面等離子共振的在纖式溫度傳感器，其特征在于，銀膜(32)制備流程為：首先向0.1mol/L的AgNO₃溶液中逐滴加入體積百分比為20％的氨水，邊滴加邊攪拌，使溶液由澄清無(wú)色變渾濁再變成澄清無(wú)色；隨后加入0.8mol/L的KOH，溶液變?yōu)楹稚?.1mol/L的AgNO₃溶液與0.8mol/L的KOH的用量體積比例關(guān)系為10:7；接下來(lái)再逐滴加入體積百分比為20％的氨水使溶液變?yōu)槌吻逋该鳎瓿摄y氨溶液的配置；然后用純水按照1:6的體積比將配好的銀氨溶液進(jìn)行稀釋后，加入0.25mol/L的葡萄糖溶液，銀氨溶液與葡萄糖溶液的體積比為5:2；最后將混合溶液快速填充至空芯光纖(31)內(nèi)部，50s后將空芯光纖(31)內(nèi)部溶液沖干，完成銀膜(32)制備。

6.采用權(quán)利要求1-5所述的任一一種在纖式溫度傳感器的檢測(cè)方法，其特征在于，光源(4)發(fā)出的光經(jīng)光纖連接線(2)傳輸至空芯光纖(31)處，光在空芯光纖(31)內(nèi)外壁之間反射并向前傳播，內(nèi)壁上的銀膜(32)激發(fā)產(chǎn)生表面等離子體共振；由于銀膜(32)外的空芯光纖(31)內(nèi)部填充了聚二甲基硅氧烷，輸出表面等離子體共振光譜將會(huì)產(chǎn)生諧振波長(zhǎng)隨著溫度變化的諧振谷，最后，光信號(hào)通過(guò)另一端的光纖連接線(2)進(jìn)入光譜儀(1)，并將數(shù)據(jù)傳輸至電腦(5)來(lái)觀察輸出表面等離子體共振圖譜的變化；當(dāng)溫度變化時(shí)，會(huì)改變銀膜(32)外聚二甲基硅氧烷的折射率，使諧振谷的諧振波長(zhǎng)發(fā)生移動(dòng)，因此，通過(guò)諧振谷諧振波長(zhǎng)的移動(dòng)量即可反推出溫度。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的檢測(cè)方法，其特征在于，傳感器溫度對(duì)應(yīng)的諧振谷的諧振波長(zhǎng)λ_T與溫度變化的關(guān)系可以表示為：

λ_T＝-1.05T+582.64 (1)。