[發(fā)明專利]一種基于級聯(lián)光纖琺珀干涉計的氣壓傳感器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011395752.4
• 申請日: 2020-12-03
• 公開（公告）號: CN112629744A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張亮;張洪達;蘭森;付麗君;遲敬元;關(guān)艷玲;王晗;張航;郭躍男;高穎;李國興
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)黑龍江省電力有限公司電力科學(xué)研究院;國家電網(wǎng)有限公司
• 主分類號: G01L11/02
• 分類號: G01L11/02;G01D5/353
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 張換男

一種基于級聯(lián)光纖琺珀干涉計的氣壓傳感器，它屬于氣壓傳感技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明解決了由于現(xiàn)有研究中反射面處反射光損耗大，導(dǎo)致干涉譜的對比度低，氣壓檢測的靈敏度低的問題。本發(fā)明第二透反膜的反射率明顯高于第一透反膜，將石英腔為參考腔，其干涉譜不隨被測氣壓的不同而改變，參考腔和傳感腔干涉譜的相對移動即為傳感腔干涉譜的頻移；而現(xiàn)有研究中受空氣腔損耗的影響，實際上是以石英腔和空氣腔構(gòu)成的復(fù)合腔為參考腔，其干涉譜會隨被測氣壓的改變而改變，其變化量約為空氣腔的1/2，導(dǎo)致參考腔和傳感腔干涉譜的相對移動約為傳感腔頻移的1/2。因此，本發(fā)明的氣壓傳感器的靈敏度約為現(xiàn)有方法的2倍。本發(fā)明可以應(yīng)用于環(huán)境氣壓檢測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于氣壓傳感技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于級聯(lián)光纖琺珀干涉計的氣壓傳感器。

背景技術(shù)

氣壓傳感器就是用于測量氣體的絕對壓強的器具，主要適用于與氣體壓強相關(guān)的物理實驗，如氣體定律等，也可以在生物和化學(xué)實驗中測量干燥無腐蝕性的氣體壓強。氣壓傳感器是一種檢測裝置，能感受到被測的信息，并能將檢測感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為信號或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲、標(biāo)記錄和控制等要求。它是實現(xiàn)自動化檢測和控制的首要環(huán)節(jié)。

比如專利申請CN201810971799和CN201711315562中均對氣壓的檢測展開了研究，但是現(xiàn)有研究中空氣腔位于石英腔的前方，反射面處反射光損耗都非常大，導(dǎo)致干涉譜的對比度低，氣壓檢測的靈敏度低。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為解決由于現(xiàn)有研究中反射面處反射光損耗大，導(dǎo)致干涉譜的對比度低，氣壓檢測的靈敏度低的問題，而提出了一種基于級聯(lián)光纖琺珀干涉計的氣壓傳感器。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采取的技術(shù)方案是：一種基于級聯(lián)光纖琺珀干涉計的氣壓傳感器，所述氣壓傳感器包括寬帶光源、光纖環(huán)形器、級聯(lián)琺珀干涉計傳感頭和光譜儀，其中：

寬帶光源發(fā)射出的光信號經(jīng)光纖環(huán)形器的第一端口入射到光纖環(huán)形器內(nèi)，再經(jīng)光纖環(huán)形器的第二端口入射到級聯(lián)琺珀干涉計傳感頭；

經(jīng)級聯(lián)琺珀干涉計傳感頭反射回的光信號再經(jīng)光纖環(huán)形器的第二端口入射到光纖環(huán)形器內(nèi)，并經(jīng)由光纖環(huán)形器的第三端口輸出至光譜儀；

所述級聯(lián)琺珀干涉計傳感頭包括第一單模光纖、第二單模光纖、石英管和雙孔光纖；

所述第一單模光纖的一端與第二單模光纖的一端熔接，第二單模光纖的另一端與石英管的一端熔接，石英管的另一端與雙孔光纖的一端熔接；

且第一單模光纖與第二單模光纖的熔接處設(shè)置有第一透反膜，第二單模光纖與石英管的熔接處設(shè)置有第二透反膜；

進一步地，所述光譜儀根據(jù)接收到的光信號的干涉譜包絡(luò)平移量來檢測氣壓的變化；

進一步地，所述第一單模光纖和第二單模光纖的外直徑均為125微米；

進一步地，所述第一單模光纖和第二單模光纖的纖芯直徑均為10微米；

進一步地，所述石英管的外直徑為125微米，內(nèi)直徑為70-100微米；

進一步地，所述雙孔光纖內(nèi)設(shè)置有兩個氣孔，兩個氣孔對稱分布于雙孔光纖的纖芯的兩側(cè)；

進一步地，所述兩個氣孔的直徑均為30-40微米，且兩個氣孔的間隔為30-60微米；

進一步地，所述第一透反膜的反射率為2％-4％，第二透反膜的反射率為6％-10％；

進一步地，所述第二單模光纖的長度為100-200微米，石英管的長度為100-300微米，雙孔光纖的另一端的切割角度約為8度；

更進一步地，所述干涉譜包絡(luò)平移量為：