[發(fā)明專(zhuān)利]基于游標(biāo)效應(yīng)的光纖光柵溫度傳感器和傳感裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110882675.3
• 申請(qǐng)日: 2021-08-02
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113686460A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李嘉其;余泉澔;溫坤華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01K11/3206
• 分類(lèi)號(hào): G01K11/3206;G01K11/32
• 代理公司: 北京澤南知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11656
• 代理人: 羅攀

本發(fā)明提供一種基于游標(biāo)效應(yīng)的光纖光柵溫度傳感器和傳感裝置；光纖光柵溫度傳感器包括光纖，在光纖內(nèi)包括級(jí)聯(lián)的第一區(qū)域和第二區(qū)域，第一區(qū)域設(shè)置有兩個(gè)布拉格光纖光柵結(jié)構(gòu)作為諧振腔從而構(gòu)成FBG?FP腔，第二區(qū)域設(shè)置有兩個(gè)長(zhǎng)周期光纖光柵結(jié)構(gòu)從而構(gòu)成雙長(zhǎng)周期光纖光柵結(jié)構(gòu)，F(xiàn)BG?FP腔與雙長(zhǎng)周期光纖光柵結(jié)構(gòu)進(jìn)行級(jí)聯(lián)產(chǎn)生游標(biāo)效應(yīng)；FBG?FP腔與長(zhǎng)周期光纖光柵結(jié)構(gòu)通過(guò)至少兩種級(jí)聯(lián)方式，使得FBG?FP腔與長(zhǎng)周期光纖光柵結(jié)構(gòu)產(chǎn)生低靈敏度的結(jié)構(gòu)和高靈敏度的結(jié)構(gòu)；其中低靈敏度的結(jié)構(gòu)作為游標(biāo)固定部分，高靈敏度的結(jié)構(gòu)作為游標(biāo)滑動(dòng)部分。雙LPFG結(jié)構(gòu)對(duì)比傳統(tǒng)的Mach?Zehnder干涉儀更容易實(shí)現(xiàn)，減小測(cè)量誤差，有更高的分辨率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及傳感器技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于游標(biāo)效應(yīng)的光纖光柵溫度傳感器和傳感裝置。

背景技術(shù)

由于某些特殊應(yīng)用領(lǐng)域?qū)饫w溫度傳感器靈敏度有了更高要求，研究人員開(kāi)始將游標(biāo)效應(yīng)作為一種增敏手段，從而進(jìn)一步應(yīng)用于光學(xué)檢測(cè)中并取得一定的成效。

目前現(xiàn)有技術(shù)提出了各種光學(xué)游標(biāo)結(jié)構(gòu)，已經(jīng)提出包括：FPI、MZI和FSI等的級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)，但通常兩個(gè)濾波器具有相同的靈敏度，不利于游標(biāo)效應(yīng)的產(chǎn)生。

通過(guò)組合兩個(gè)不同靈敏度的干涉儀使用低靈敏度的干涉儀作為游標(biāo)固定部分，高靈敏度的干涉儀作為游標(biāo)滑動(dòng)部分可以解決這個(gè)問(wèn)題，但作為固定刻度的干涉儀影響仍然存在，且會(huì)被游標(biāo)效應(yīng)放大。由此，仍存在可解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種用于的光纖光柵溫度傳感器和傳感裝置。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，在本發(fā)明第一方面，提供一種基于游標(biāo)效應(yīng)的光纖光柵溫度傳感器，光纖光柵溫度傳感器包括光纖，在光纖內(nèi)包括級(jí)聯(lián)的第一區(qū)域和第二區(qū)域，第一區(qū)域設(shè)置有兩個(gè)布拉格光纖光柵結(jié)構(gòu)作為諧振腔從而構(gòu)成FBG-FP腔，第二區(qū)域設(shè)置有兩個(gè)長(zhǎng)周期光纖光柵結(jié)構(gòu)從而構(gòu)成雙長(zhǎng)周期光纖光柵結(jié)構(gòu)，F(xiàn)BG-FP腔與雙長(zhǎng)周期光纖光柵結(jié)構(gòu)進(jìn)行級(jí)聯(lián)產(chǎn)生游標(biāo)效應(yīng)；FBG-FP腔與長(zhǎng)周期光纖光柵結(jié)構(gòu)通過(guò)至少兩種級(jí)聯(lián)方式，使得FBG-FP腔與長(zhǎng)周期光纖光柵結(jié)構(gòu)產(chǎn)生低靈敏度的結(jié)構(gòu)和高靈敏度的結(jié)構(gòu)；其中低靈敏度的結(jié)構(gòu)作為游標(biāo)固定部分，高靈敏度的結(jié)構(gòu)作為游標(biāo)滑動(dòng)部分。

在本發(fā)明實(shí)施例中，兩個(gè)布拉格光纖光柵結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)參數(shù)一致且相隔預(yù)設(shè)的距離以構(gòu)成FBG-FP腔。

在本發(fā)明實(shí)施例中，兩個(gè)布拉格光纖光柵結(jié)構(gòu)為第一布拉格光纖光柵結(jié)構(gòu)和第二布拉格光纖光柵結(jié)構(gòu)，第一布拉格光纖光柵結(jié)構(gòu)和第二布拉格光纖光柵結(jié)構(gòu)的光柵長(zhǎng)度為1000μm，光柵周期為0.5358μm，折射率調(diào)制深度為0.00015，第一布拉格光纖光柵結(jié)構(gòu)和第二布拉格光纖光柵結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度為3000μm。

在本發(fā)明實(shí)施例中，兩個(gè)長(zhǎng)周期光纖光柵結(jié)構(gòu)為第一長(zhǎng)周期光纖光柵和第二長(zhǎng)周期光纖光柵，第一長(zhǎng)周期光纖光柵和第二長(zhǎng)周期光纖光柵的光柵長(zhǎng)度為50000μm，光柵周期為670.70882μm，折射率調(diào)制深度為0.00015，第一長(zhǎng)周期光纖光柵和第二長(zhǎng)周期光纖光柵的長(zhǎng)度為50000μm。

在本發(fā)明實(shí)施例中，光纖包括以下的任一者：?jiǎn)文９饫w、多模光纖、光子晶體光纖。

在本發(fā)明實(shí)施例中，光纖為單模光纖，纖芯直徑為4.15μm，折射率為1.4492μm,光纖包層直徑為58.35μm，折射率為1.4403μm。

在本申請(qǐng)的第二方面，還提供一種基于游標(biāo)效應(yīng)的光纖光柵溫度傳感裝置，包括如上述的纖光柵溫度傳感器，光纖光柵溫度傳感裝置還包括：光信號(hào)發(fā)射器、光隔離器以及光譜儀；其中，光信號(hào)發(fā)射器與光隔離器的輸入端連接，光隔離器的輸出端與光纖光柵溫度傳感器的輸入端連接，光纖光柵溫度傳感器的輸出端與光譜儀連接。

在本發(fā)明實(shí)施例中，光信號(hào)發(fā)射器所發(fā)射的光信號(hào)為波長(zhǎng)為800～1800nm的無(wú)突變的連續(xù)譜激光光源。