[發(fā)明專利]一種基于少模光纖和光子晶體光纖的溫度和應(yīng)力傳感器

在審

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• 申請日: 2020-10-21
• 公開（公告）號: CN113758507A
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高學(xué)凱;寧提綱;裴麗;鄭晶晶;李晶;王建帥;王春燦
• 申請（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號: G01D5/353
• 分類號: G01D5/353;G01D21/02
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務(wù)所 11430
• 代理人: 楊帥峰

本發(fā)明公開了一種基于少模光纖和光子晶體光纖的溫度和應(yīng)力傳感器，適用于光纖傳感領(lǐng)域。所用到的光纖包括入射單模光纖(1)、少模光纖(2)、光子晶體光纖(3)、少模光纖(4)和出射單模光纖(5)。少模光纖(2)的另一端采用偏心熔接的方法以一定的偏移量(6)連接到光子晶體光纖(3)，光子晶體光纖(3)的另一端采用偏心熔接的方法以一定的偏移量(7)連接到少模光纖(4)。光通過入射單模光纖(1)和少模光纖(2)進入到光子晶體光纖(3)，多個包層模式被激發(fā)，當(dāng)進入到少模光纖(4)時，形成馬赫?曾德爾干涉儀，由于多個模式的傳輸路徑不同，產(chǎn)生相位差，形成干涉，偏心熔接加強了模式間的干涉，從而實現(xiàn)高靈敏度。本傳感器具有制作簡單、靈敏度高、抗電磁干擾、性能穩(wěn)定等特點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于少模光纖和光子晶體光纖的溫度和應(yīng)力傳感器，適用于光纖傳感技術(shù)等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

根據(jù)《交通運輸部關(guān)于進一步加強隧道工程質(zhì)量和安全監(jiān)管工作的若干意見》的要求，隧道施工必須配置電子門禁考勤系統(tǒng)、人員定位管理系統(tǒng)、有毒有害氣體連續(xù)監(jiān)測管理系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、安全步距監(jiān)測系統(tǒng)、圍巖與支護結(jié)構(gòu)監(jiān)控量測系統(tǒng)、超前預(yù)報系統(tǒng)，推動隧道施工安全管理信息化。隧道施工期間潛在的一系列安全隱患，隧道巖體出現(xiàn)裂縫就是常見的安全隱患之一，對產(chǎn)生的裂縫，如果不對裂縫進行持續(xù)的監(jiān)測，可能會導(dǎo)致重大的安全事故，給施工人員的生命和財產(chǎn)安全帶來危害。隧道巖體裂縫超過允許裂縫寬度后會破壞隧道的安全。對裂縫的監(jiān)測方法有直接觀察法、電式微位移傳感器等，前者無法完成對裂縫準(zhǔn)確監(jiān)測，后者又容易受到電磁干擾，給裂縫的監(jiān)測帶來不利。采用靈敏度更高的光纖傳感器更能滿足實際需求。高靈敏度是光纖傳感技術(shù)追求的主要目標(biāo)之一，也是實際應(yīng)用中的重要指標(biāo)之一。

CN200920202121.9提出了一種基于強度檢測的HiBi-PCF-FLM應(yīng)力傳感器，用到了耦合器和偏振控制器，測量前需要進行偏振器的調(diào)節(jié)，使用較為不便。CN201320268652.4提出了一種基于光子晶體光纖模式干涉的應(yīng)力傳感器，,該傳感器結(jié)構(gòu)雖然簡單，但靈敏度并不高。CN201810357584.6提出了一種溫度補償?shù)墓庾泳w光纖橫向應(yīng)力傳感器，該傳感器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可重復(fù)性差。CN201610837857.8一種光纖應(yīng)力傳感器件，包括依次連接的第一單模光纖、少模光纖和第二單模光纖，該結(jié)構(gòu)過于簡單，無法實現(xiàn)高靈敏度的應(yīng)力測量。CN201310692913.X公開了一種U型結(jié)構(gòu)的藍寶石光纖光柵溫度與應(yīng)力傳感器,該傳感器制作復(fù)雜，成本較高。CN201810889077.7公開了一種基于布拉格光纖光柵的高精度應(yīng)力傳感器，該傳感器結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種制作簡單、靈敏度高、抗電磁干擾、結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定的基于少模光纖和光子晶體光纖的溫度和應(yīng)力傳感器。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種基于少模光纖和光子晶體光纖的溫度和應(yīng)力傳感器，所用到的光纖包括單模光纖、少模光纖和光子晶體光纖。通過不同種光纖熔接得到單模光纖-少模光纖-光子晶體光纖-少模光纖-單模光纖的復(fù)合結(jié)構(gòu)，光子晶體光纖的兩端分別以一定的偏移量連接兩段少模光纖。

本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明提出一種基于少模光纖和光子晶體光纖的溫度和應(yīng)力傳感器，只需要采用偏心熔接的方法將光子晶體光纖和少模光纖熔接即可，通過測量透射譜的損耗峰的偏移量可以同時實現(xiàn)應(yīng)力的測量，進而實現(xiàn)裂縫大小變化的測量。本結(jié)構(gòu)具有制作簡單、靈敏度高、抗電磁干擾、結(jié)構(gòu)緊湊、性能穩(wěn)定等特點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖標(biāo)號：1-入射單模光纖、2-少模光纖、3-光子晶體光纖、4-少模光纖、5-出射單模光纖、6-偏移量、7-偏移量。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步描述。