[發(fā)明專(zhuān)利]基于聚合物光纖微腔和聚合物光纖薄膜的振動(dòng)傳感器

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911032844.3
• 申請(qǐng)日: 2019-10-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110749370A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董波
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類(lèi)號(hào): G01H9/00
• 分類(lèi)號(hào): G01H9/00
• 代理公司: 61211 西安智邦專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 汪海艷

本發(fā)明屬于振動(dòng)傳感器技術(shù)領(lǐng)域，基于聚合物光纖微腔和聚合物光纖薄膜的振動(dòng)傳感器，解決了現(xiàn)有的光纖振動(dòng)傳感器振動(dòng)檢測(cè)過(guò)程中存在的振動(dòng)靈敏度低、頻帶范圍小的問(wèn)題。該振動(dòng)傳感器包括單模石英光纖與聚合物光纖；聚合物光纖的一端通過(guò)抗水聚合物膠體與單模石英光纖的一端連接；聚合物光纖的另一端涂覆有聚合物光纖膜；聚合物光纖上具有微腔；在微腔的相對(duì)兩個(gè)內(nèi)壁上鍍有低反金屬膜與高反金屬膜。利用一小段聚合物光纖跟石英光纖結(jié)合可以讓聚合物光纖工作于通信波段，降低了系統(tǒng)信號(hào)處理的難度和價(jià)格，同時(shí)利用了聚合物光纖作為振動(dòng)傳感器的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，具有較低的楊氏模量，對(duì)外界振動(dòng)具有超高的靈敏度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于振動(dòng)傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于聚合物光纖微腔和聚合物光纖薄膜的振動(dòng)傳感器。

背景技術(shù)

振動(dòng)檢測(cè)是重要的一個(gè)檢測(cè)參數(shù)。傳統(tǒng)的檢測(cè)方法主要是基于電類(lèi)的壓電陶瓷檢測(cè)方法，其頻帶響應(yīng)窄，只可以用來(lái)測(cè)定某一特定頻率的振動(dòng)。另一種方式是基于MEMS的振動(dòng)加速度計(jì)，其頻帶響應(yīng)較寬，但是由于外界的電磁干擾，往往會(huì)引入較多的噪音信號(hào)。另外上述兩種在實(shí)際使用方面還需要供電方面的復(fù)雜問(wèn)題。

光纖振動(dòng)傳感器由于其固有的抗電磁干擾、頻帶寬、體積小、高靈敏度，已經(jīng)引起了高度的重視。傳統(tǒng)的石英類(lèi)光纖振動(dòng)傳感器，往往受制于石英本身的楊氏模量稍大的限制，其對(duì)外界的振動(dòng)靈敏度受到了較多的限制，雖然可以通過(guò)在光纖端面設(shè)計(jì)敏感膜進(jìn)行外界振動(dòng)檢測(cè)，往往制作過(guò)程較為復(fù)雜，且其對(duì)外界振動(dòng)的頻帶范圍受到限制。而聚合物光纖具有很小的楊氏模量，對(duì)外界的振動(dòng)具有很高的響應(yīng)特性。但是大部分聚合物光纖器件只能工作在可見(jiàn)光波段，在通信波段具有較高的損耗。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有的光纖振動(dòng)傳感器振動(dòng)檢測(cè)過(guò)程中存在的振動(dòng)靈敏度低、頻帶范圍小的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種新型的基于聚合物光纖微腔和聚合物光纖薄膜的法布里波羅干涉儀振動(dòng)傳感器。

本發(fā)明的技術(shù)方案是提供一種基于聚合物光纖微腔和聚合物光纖薄膜的振動(dòng)傳感器，其特殊之處在于：包括單模石英光纖與聚合物光纖；

上述聚合物光纖的一端通過(guò)抗水聚合物膠體與單模石英光纖的一端連接；所述聚合物光纖的另一端涂覆有聚合物光纖膜；

上述聚合物光纖上具有微腔；定義位于聚合物光纖軸向方向的微腔內(nèi)壁分別為第一內(nèi)壁與第二內(nèi)壁；上述第一內(nèi)壁靠近單模石英光纖，第二內(nèi)壁遠(yuǎn)離單模石英光纖；上述第一內(nèi)壁上鍍有低反金屬膜，上述第二內(nèi)壁上鍍有高反金屬膜。

進(jìn)一步地，上述單模石英光纖與聚合物光纖的直徑相等。

進(jìn)一步地，上述聚合物光纖通過(guò)抗水聚合物膠體與單模石英光纖同軸對(duì)接。

進(jìn)一步地，上述抗水聚合物膠體為UV膠、環(huán)氧樹(shù)脂或聚酯，膠層厚度為 50-100um。

進(jìn)一步地，上述低反金屬膜的反射率為30％，厚度是100-500nm

進(jìn)一步地，上述高反金屬膜的反射率為90％，厚度是100-500nm。

進(jìn)一步地，上述聚合物光纖膜為UV膠、環(huán)氧樹(shù)脂或聚酯，聚合物光纖膜的厚度是50-100um。

本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明利用一小段聚合物光纖跟石英光纖結(jié)合可以讓聚合物光纖工作于通信波段，降低了系統(tǒng)信號(hào)處理的難度和價(jià)格，同時(shí)利用了聚合物光纖作為振動(dòng)傳感器的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，具有較低的楊氏模量，對(duì)外界振動(dòng)具有超高的靈敏度。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中基于聚合物光纖微腔和聚合物光纖薄膜的振動(dòng)傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例中基于聚合物光纖微腔和聚合物光纖薄膜的振動(dòng)傳感器具體應(yīng)用示意圖；