[發(fā)明專利]一種光纖微氣腔傳感器及制備與信號檢測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011108865.1
• 申請日: 2020-10-16
• 公開（公告）號: CN112014328A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 關(guān)柏鷗;馬軍;何陽
• 申請（專利權(quán)）人: 暨南大學(xué)
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01N21/31;G01N21/03
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標(biāo)代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文;郝傳鑫

本發(fā)明提出了一種光纖微氣腔傳感器及制備與信號檢測方法，本發(fā)明實施例提供的技術(shù)方案中所述光纖插入液體，所述插入液體的光纖的一端的端面上設(shè)有凹陷，所述凹陷與所述液體之間設(shè)有微氣腔，所述光源由光纖另一端射入至設(shè)有凹陷的光纖端面。本發(fā)明中的光纖微氣腔傳感器不僅對液體環(huán)境溫度、流速以及溶質(zhì)等因素的抗干擾能力增強，通過改變光纖端面微結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)，還可靈活控制氣液界面曲率以及微氣腔長度，調(diào)控傳感器壓力敏感特性，提升傳感器性能與適用性，可滿足不同應(yīng)用場合對壓力、聲波、超聲波、溶解氣體檢測的需要。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及壓力測量裝置技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種光纖微氣腔傳感器及制備與信號檢測方法。

【背景技術(shù)】

隨著社會的發(fā)展和技術(shù)的進步，在生產(chǎn)過程中需要對生產(chǎn)的設(shè)備和生產(chǎn)出的產(chǎn)品進行更加精密的測量，而對生產(chǎn)的設(shè)備和生產(chǎn)出的產(chǎn)品進行更加精密的測量就需要更加精密的檢測設(shè)備。

作為一種壓力傳感器，光纖法布里-珀羅傳感器結(jié)構(gòu)緊湊、靈敏度高，通常由光纖端面和彈性薄膜構(gòu)成。當(dāng)外界壓力引起膜片機械形變，會改變法布里-珀羅腔的腔長，進而引起反射光強度的改變。通過檢測反射光譜或強度的變化，即可獲取壓力信號。目前大部分膜片式光纖法布里-珀羅傳感器結(jié)構(gòu)制作涉及向微小的光纖端面轉(zhuǎn)移微米甚至納米厚度的膜片，過程復(fù)雜且工藝要求較高，并且傳感器如腔長、膜厚等參數(shù)的重復(fù)性也難以保證。

【發(fā)明內(nèi)容】

有鑒于此，本發(fā)明實施例提供了一種光纖微氣腔傳感器及制備與信號檢測方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的光纖法布里-珀羅傳感器結(jié)構(gòu)制作涉及向微小的光纖端面轉(zhuǎn)移微米甚至納米厚度的膜片，過程復(fù)雜且工藝要求較高，并且傳感器如腔長、膜厚等參數(shù)的重復(fù)性也難以保證的問題。

一方面本發(fā)明實施例提供了一種光纖微氣腔傳感器，包括：光纖，微氣腔、光源；

所述光纖插入液體，所述插入液體的光纖的一端的端面上設(shè)有凹陷，所述凹陷與所述液體之間設(shè)有微氣腔；

所述光源由光纖另一端射入至設(shè)有凹陷的光纖端面。

可選地，所述凹陷橫截面面積小于光纖橫截面面積。

可選地，所述凹陷的內(nèi)表面上涂有吸光材料，所述吸光材料包括金膜、銀膜、金納米顆粒、銀納米顆粒、碳納米管、石墨烯和黑磷，且所述吸光材料厚度在1-20nm之間；

可選地，所述光源包括連續(xù)光和脈沖光。

可選地，所述微氣腔內(nèi)氣體不易溶于水。

可選地，所述液體包括水、水溶液、油、化學(xué)試劑和生物組織液。

另一方面，本發(fā)明實施例提供了一種光纖微氣腔傳感器的制備方法，包括：

在所述光纖一端面加工凹陷；

在所述凹陷內(nèi)表面涂裝吸光材料；

將設(shè)有所述凹陷的光纖的端面插入液體環(huán)境；

在所述凹陷與液體之間加工產(chǎn)生微氣腔。

可選地，在所述光纖一端面加工凹陷具體包括：化學(xué)腐蝕或激光刻蝕光纖端面；或，

在所述光纖端面固定一段空心圓柱結(jié)構(gòu)。

可選地，在所述凹陷與液體之間加工產(chǎn)生微氣腔具體包括：所述光纖插入液體時所述凹陷內(nèi)的空氣形成微氣腔；或，

利用光源發(fā)射加熱光并從所述光纖另一端射入至所述吸光材料，所述吸光材料發(fā)熱使液體汽化生成微氣腔。

可選地，在所述凹陷與液體之間加工產(chǎn)生微氣腔之后，所述方法還包括：

通過調(diào)控光源輸出光的功率和持續(xù)時間控制微氣腔的尺寸。