[發明專利]一種由液晶填充的雙通道自校準光纖表面等離子共振溫度傳感器

在審

• 申請號: 201910410185.6
• 申請日: 2019-05-17
• 公開（公告）號: CN110186590A
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 李麗霞;包佳宇;宗雪陽;劉玉芳
• 申請（專利權）人: 河南師范大學
• 主分類號: G01K11/32
• 分類號: G01K11/32
• 代理公司: 新鄉市平原智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 41139
• 代理人: 路寬

1.一種由液晶填充的雙通道自校準光纖表面等離子共振溫度傳感器，其特征在于：長度為60mm、纖芯直徑為400μm的階躍折射率多模塑料包層光纖中部間隔10mm的兩側分別剝除10mm長度的包層形成裸露纖芯，其中一側的裸露纖芯上濺射有厚度為40nm的環形金膜，該環形金膜外側包覆有塑料管，塑料管與環形金膜之間的空腔填充液晶分子層后進行密封處理形成傳感通道I，另一側的裸露纖芯上依次濺射有厚度為60nm的環形銀膜和厚度為22nm的環形氧化銦錫薄膜形成傳感通道II。

2.根據權利要求1所述的由液晶填充的雙通道自校準光纖表面等離子共振溫度傳感器，其特征在于：所述階躍折射率多模塑料包層光纖的兩端分別剝除7mm長度的包層形成裸露纖芯，該裸露纖芯端面通過光纖研磨機研磨平滑。

3.根據權利要求1所述的由液晶填充的雙通道自校準光纖表面等離子共振溫度傳感器，其特征在于：所述液晶分子層的材質為向列熱致液晶4-氰基-4'戊基聯苯。

4.一種權利要求1所述的由液晶填充的雙通道自校準光纖表面等離子共振溫度傳感器的制作方法，其特征在于具體步驟為：

步驟S1：將一段長度為60mm、纖芯直徑為400μm的階躍折射率多模塑料包層光纖的兩端分別剝除7mm長度的包層形成裸露纖芯，并通過光纖研磨機將裸露纖芯的端面研磨平滑；

步驟S2：在階躍折射率多模塑料包層光纖的中部間隔10mm的兩側分別剝除10mm長度的包層形成裸露纖芯，并對光纖進行超聲波清潔處理以清除光纖兩端的研磨碎屑及保證裸露纖芯部分的潔凈度；

步驟S3：通過真空磁控濺射鍍膜儀在階躍折射率多模塑料包層光纖中部一側的裸露纖芯上濺射厚度為40nm的環形金膜并用耐高溫塑料管包覆，再通過微型注射器將室溫下的向列熱致液晶4-氰基-4'戊基聯苯填充到塑料管與環形金膜之間的空腔內，填充完畢后進行全封閉處理形成傳感通道I；

步驟S4：通過真空磁控濺射鍍膜儀在階躍折射率多模塑料包層光纖中部另一側的裸露纖芯上依次濺射厚度為60nm的環形銀膜和厚度為22nm的環形氧化銦錫薄膜形成傳感通道II。

5.一種權利要求1所述的由液晶填充的雙通道自校準光纖表面等離子共振溫度傳感器的使用方法，其特征在于具體步驟為：

步驟S1：用400μm芯徑規格、接口類型為SMA905的光纖連接器和法蘭接口將制得的由液晶填充的雙通道自校準光纖表面等離子共振溫度傳感器與光纖連接線進行連接；

步驟S2：將傳感器上傳感通道I一側的光纖連接線連接到準備的白光光源上，傳感器另一側的光纖連接線連接到光纖光譜儀上，此時傳感器內部的共振反射光傳輸到光纖光譜儀中，使其能夠探測到該信號，并與計算機連接，以便可以實現對反射光譜數據的讀取以及分析；

步驟S3：準備一個比傳感器大的硬質玻璃試管，將傳感器置于硬質玻璃試管中，并向硬質玻璃試管內通入均勻介質作為環境介質測量其反射光譜；

步驟S4：對硬質玻璃試管進行水浴加熱，從室溫加熱到沸騰，并實時記錄反射光譜和與之對應的溫度，測量10組數據，反復測量三次；

步驟S5：通過得到的反射光譜與波長的關系以及隨溫度變化的共振波長的變化，分別計算出兩個傳感通道的共振波長與溫度線性相關的曲線，然后結合待測介質反射光譜的波長參數與兩個傳感通道的共振波長與溫度線性相關的曲線即可得到待測介質的溫度參數。

6.根據權利要求5所述的由液晶填充的雙通道自校準光纖表面等離子共振溫度傳感器的使用方法，其特征在于：所述傳感通道I在室溫至34.5℃的范圍內具有1.006nm/℃的溫度靈敏度，同時在34.5℃時共振波長出現了6.8nm的階躍變化，之后在35-60℃范圍內其溫度靈敏度為0.058nm/℃；傳感通道II在室溫至60℃的范圍內溫度靈敏度為-0.8nm/℃，且具有很好的溫度-波長響應曲線。