[發明專利]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方法

在審

• 申請號: 201910409291.2
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN110108384A
• 公開（公告）日: 2019-08-09
• 發明（設計）人: 張亞男;鄂思宇;趙勇;鄭萬祿
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉;梅洪玉

本發明屬于光纖傳感技術領域，涉及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方法。傳感器包括空芯光纖、銀膜和溫度敏感材料，空芯光纖兩端面是光滑的，空芯光纖內壁鍍有銀膜，空芯光纖內部的銀膜外填充溫度敏感材料，所述的溫度敏感材料為聚二甲基硅氧烷。本發明采用空芯光纖作為傳感光纖，利用空芯光纖的內通道作為測量通道，實現了纖內測量，相對于傳統的外通道纖外測量的光纖傳感器，一體化更好，體積大大縮小，敏感材料填充在空芯光纖內部不易脫落，加強了傳感器的機械強度，為多參數傳感器的制作提供了可能。聚二甲基硅氧烷還使空芯光纖內部的銀膜隔絕了氧氣，防止銀膜被氧化，延長了傳感器的使用壽命，使傳感器性能更加穩定。

技術領域

本發明屬于光纖傳感技術領域，涉及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方法。

背景技術

溫度測量在環境監測、生化生產等日常生活中具有重要的應用，例如監測大氣溫度可以研究氣候變化；嚴格控制工業生產中的溫度對產品性能有著重要意義[Rong Q,SunH,Qiao X,et al.A miniature fiber-optic temperature sensor based on a Fabry–Perot interferometer[J].Journal of optics,2012,14(4):045002.]。目前大多數溫度傳感器都屬于電學傳感器，這類傳感器發展成熟，應用廣泛，但是容易受到電磁干擾的影響。而近些年來飛速發展的光纖傳感技術為新型溫度傳感器的制備提供了可能。光纖傳感器具有靈敏度高，體積小等優點，特別是具有免疫電磁干擾的特性。[Krohn D A,MacDougall T,Mendez A.Fiber optic sensors:fundamentals and applications[M].Bellingham,WA:Spie Press,2014.]。光纖溫度傳感器目前主要有光纖布拉格光柵型傳感器、干涉型傳感器和(表面等離子體共振型傳感器。光纖布拉格光柵型光纖溫度傳感器通過觀測布拉格波長隨溫度變化的移動來實現測溫，這種傳感器制作簡便，但是靈敏度較低[LiC,Liao C,Wang J,et al.Femtosecond laser microprinting of a polymer fiberBragg grating for high-sensitivity temperature measurements[J].Opticsletters,2018,43(14):3409-3412.]。干涉型光纖溫度傳感器雖然可以實現高靈敏度測溫，但是通常這類傳感器測溫范圍較小[Bai Y,Qi Y,Dong Y,et al.Highly sensitivetemperature and pressure sensor based on Fabry–Perot interference[J].IEEEPhotonics Technology Letters,2016,28(21):2471-2474.]。光纖表面等離子體共振型傳感器相對于前兩種傳感器來說，不僅具有較高的靈敏度，而且還有著更大的測溫范圍，除此之外光纖表面等離子體共振傳感器具有多樣性的結構。