[發明專利]一種三參量同時區分測量光纖傳感器件的制備方法及應用

有效

• 申請號: 201910726315.7
• 申請日: 2019-08-07
• 公開（公告）號: CN110702148B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 劉穎剛;楊丹青;王鈺璽;張庭
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: G01D5/26
• 分類號: G01D5/26
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 王晶

一種三參量同時區分測量光纖傳感器制備方法及應用，一段采用193nm準分子激光器刻寫的柵區總長度約為15mm的標準單模光纖布拉格光柵被光纖切刀在柵區被切斷分為兩小段，導致均勻折射率調制的光柵被破壞；將兩小段光柵分別固定在熔接機的左右兩個光纖固定夾上，然后通過熔接機手動調節模式對齊兩段光柵并調整至合適間距；另取一段光纖，將其末端剝去一段距離涂覆層并用酒精擦洗干凈，然后蘸取一小滴感光膠使其滴在固定好的兩段光柵的縫隙中；使用紫外固化燈照射感光膠，使感光膠固化形成感光膠腔，而引入結構相移。本發明根據結構相移的光譜特點可有效實現溫度、壓強和折射率的區分測量，此方法操作工藝簡單、成本較低。

技術領域

本發明涉及光纖傳感器件技術領域，特別涉及一種三參量同時區分測量光纖傳感器制備方法及應用。

背景技術

將光纖用作傳感器件時，它可以直接或間接的測量多個物理量，譬如拉力、壓 強、溫度、折射率、濕度等等。但是，隨著周圍環境的日益復雜多變，對單一物理 量的變化的檢測已經不能滿足人們的測量需求。因此，設計并制作一種可以實現多 參量、多功能的傳感器件已經成為光纖傳感技術的研究熱點。

基于光學干涉原理制作的干涉型光纖傳感器，特別是光纖法布里－珀羅干涉儀(FPI)，因其結構靈活多樣、高反射率、低損耗等優點被廣泛的應用于光纖傳感檢 測等領域。制作光纖干涉型法布里－珀羅結構的方式類型可分為:全光纖F-P腔結構 的本征型干涉儀(IFPI)和借助其他材料或物體(如毛細管、陶瓷套芯等)構成F-P 腔結構的非本征型干涉儀(EFPI)。目前，利用基于全光纖的FPI和光纖光柵的集 成結構傳感器來實現溫度與壓強、溫度與折射率、溫度與位移、溫度與濕度等的雙 參量同時區分測量的技術已經非常成熟，但是其響應靈敏度也僅限于光纖水平，且 制作成本較高。以上這些雙參量區分測量的原理多是采用溫度補償法，即集成傳感 器中的結構——光纖光柵，對壓強、折射率等不敏感，在測量時可以用作溫度補償。 同時，雙或多參量區分測量，交叉敏感效應又是一個本征問題。

發明內容

為了解決以上技術問題，本發明的目的在于提供一種三參量同時區分測量光纖傳感器制備方法及應用，通過在光纖光柵中間位置使用感光膠制作F-P腔，引入結 構相移，根據結構相移的光譜特點可有效實現溫度、壓強和折射率的區分測量，此 方法操作工藝簡單、成本較低。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種三參量同時區分測量光纖傳感器的制備方法，包括以下步驟；

步驟一：將一段采用193nm準分子激光器刻寫的柵區總長度為15mm的標準單模 光纖布拉格光柵以光纖切刀在柵區切斷分為兩小段，導致均勻折射率調制的光柵被 破壞；

步驟二：將兩小段光柵分別固定在熔接機的左右兩個光纖固定夾上，然后通過 熔接機手動調節模式對齊兩段光柵，并調整間距為50到100um以便得到較好的干涉 譜圖；

步驟三：另取一段光纖，將其末端剝去一段距離涂覆層并用酒精擦洗干凈，然 后蘸取一小滴感光膠使其滴在固定好的兩段光柵(如步驟二所述)的縫隙中；

步驟四：使用紫外固化燈照射感光膠，使感光膠固化形成感光膠腔，從而引入 結構相移，得到了一種基于非本征FPI和相移光柵的集成傳感器。

所述的紫外固化燈照射感光膠5分鐘，以提高感光膠腔的強度。

所述的光纖切刀在柵區大約中間位置被切斷分為兩小段。

一種三參量同時區分測量光纖傳感器的應用，本裝置應用于對溫度、壓強和折 射率這三個參量的同時區分測量；