[發(fā)明專利]一種基于微納光纖的柔性溫度和壓力傳感器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110757124.4
• 申請日: 2021-07-05
• 公開（公告）號: CN113503917A
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 姚妮;方偉;張磊;楊文珍;王嘯宇;馬庶祺;王世鵬;宋星達(dá)
• 申請（專利權(quán)）人: 之江實驗室;浙江大學(xué)
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 林超

1.一種基于微納光纖的柔性溫度和壓力傳感器，其特征在于：

包括白光光源(1)、微納光纖和光譜儀(5)、用于放置微納光纖的柔性基底(6)、用于覆蓋微納光纖的柔性薄膜(7)；微納光纖放置在柔性基底(6)上，微納光纖之上覆蓋設(shè)有柔性薄膜(7)，微納光纖的兩端分別和白光光源(1)、光譜儀(5)連接；

所述的微納光纖分為兩段未拉伸部分(2)、兩段拉錐過渡區(qū)(3)和一段腰區(qū)(4)，微納光纖的兩端均為未拉伸部分(2)，兩端的未拉伸部分(2)之間設(shè)有腰區(qū)(4)，腰區(qū)(4)直徑小于未拉伸部分(2)直徑，腰區(qū)(4)兩端分別經(jīng)各自的一段拉錐過渡區(qū)(3)和兩端的未拉伸部分(2)一端連接，兩端的未拉伸部分(2)另一端分別連接白光光源(1)和光譜儀(5)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于微納光纖的柔性溫度和壓力傳感器，其特征在于：所述的拉錐過渡區(qū)(3)將腰區(qū)(4)和未拉伸部分(2)不同直徑的端部之間進(jìn)行過渡連接。未拉伸部分(2)的直徑是固定的，通常是125μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于微納光纖的柔性溫度和壓力傳感器，其特征在于：所述的腰區(qū)(4)及其兩端的拉錐過渡區(qū)(3)均被柔性薄膜(7)包覆在柔性基底(6)上。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于微納光纖的柔性溫度和壓力傳感器，其特征在于：所述的腰區(qū)(4)直徑在1.8-2.1μm左右。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于微納光纖的柔性溫度和壓力傳感器，其特征在于：所述的微納光纖按照以下方式處理獲得：將多模光纖固定于光纖拉錐平臺上，利用電解水產(chǎn)生的氫氣燃燒對多模光纖加熱直至熔融態(tài)，然后光纖拉錐平臺以0.1mm/s的速度相向運(yùn)動拉動微納光纖兩端以拉伸處理，使得微納光纖中間一段的部分逐漸變細(xì)直到直徑為1.8-2.1μm左右，然后停止拉伸拉長，冷卻形成；在直徑為1.8-2.1μm左右的微納光纖中間一段形成腰區(qū)(4)，在腰區(qū)(4)兩端的直徑沿軸向變化的微納光纖所在段形成拉錐過渡區(qū)(3)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于微納光纖的柔性溫度和壓力傳感器，其特征在于：所述微納光纖呈直線形式貼于柔性基底(6)上。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于微納光纖的柔性溫度和壓力傳感器，其特征在于：溫度傳導(dǎo)至柔性薄膜材料包埋的微納光纖，溫度改變?nèi)嵝员∧げ牧系恼凵渎适沟萌嵝员∧げ牧习竦奈⒓{光纖的色散特性發(fā)生改變，進(jìn)而檢測白光光源(1)發(fā)出光束經(jīng)微納光纖傳導(dǎo)后到光譜儀(5)中的信號變化獲得溫度，從而實現(xiàn)溫度的檢測；壓力施加到腰區(qū)(4)，腰區(qū)(4)產(chǎn)生變形，使得腰區(qū)(4)所傳輸?shù)墓庑盘柈a(chǎn)生彎曲損耗，進(jìn)而檢測白光光源(1)發(fā)出光束經(jīng)微納光纖傳導(dǎo)后到光譜儀(5)中的信號變化獲得壓力，從而實現(xiàn)壓力的檢測。