[發明專利]一種非本征法珀光纖傳感探頭腔長一致性裝調系統及方法

在審

• 申請號: 202210466280.X
• 申請日: 2022-04-29
• 公開（公告）號: CN114777833A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發明（設計）人: 單娟;翟凱旋;李跟興
• 申請（專利權）人: 西安和其光電科技股份有限公司
• 主分類號: G01D18/00
• 分類號: G01D18/00
• 代理公司: 西安佳士成專利代理事務所合伙企業(普通合伙) 61243
• 代理人: 呂曉輝

本發明屬于光纖傳感器技術領域,涉及一種非本征法珀光纖傳感探頭腔長一致性裝調系統，包括：寬帶光源，光譜采集器件，數據處理計算模塊，耦合器，光纖連接器，固定支架，微調支架，夾緊裝置，待裝調法珀傳感器，點膠固定點；寬帶光源與光譜采集器件光路并聯后經耦合器接入光纖連接器，光纖連接器的另一端連接至待裝調法珀傳感器；本發明通過搭建整體系統，借助光譜儀直接獲取傳感器干涉信號，并通過數據處理計算模塊反向計算實時解析當前實際腔長值，本發明解決了現有技術中采用機械微調讀取，由于機械工裝自身的精度極限原因，限制了裝調的整體精度，以及現有技術中通過光功率計獲取傳感器返回光信號強度，判斷耦合狀態，精度不高的問題。

技術領域

本發明屬于光纖傳感器技術領域，涉及一種非本征法珀光纖傳感探頭腔長一致性裝調系統及方法。

背景技術

傳感器技術作為現代信息技術的重要內容，是21世紀人們在發展高新技術方面爭奪的制高點之一。光纖傳感器是傳感器家族中的一支新秀，它是以光波為載體、以光纖為媒介的新型傳感器。光纖法布里－珀羅傳感器(Optical Fiber Fabry-Perot Sensor，簡稱光纖F-P或法珀傳感器)，是技術較成熟、應用普遍的一種光纖傳感器。它是在光纖內制造出兩個高反射膜層，從而形成一個腔長為L微腔。當相干光束沿光纖入射到此微腔時，光纖在微腔的兩端面反射后沿原路返回、并相遇而產生干涉，其干涉輸出信號與此微腔的長度相關。當外界參量(力、壓強、變形、位移、溫度、電壓、電流、磁場……)以一定方式作用于此微腔，使其腔長L發生變化，導致其干涉輸出信號也發生相應變化。根據此原理，就可以從干涉信號的變化導出微腔的長度、乃至外界參量的變化，實現各種參量的傳感。因為所有的物理量變化都與腔長的變化量有關系，所以腔長的工藝裝調至關重要。盡管F-P傳感器有諸多優點，但一直困擾研究人員的一個難點，就是如何高精度保證每個F-P傳感器的腔長一致性。如果每個傳感器的腔長不一致，在解析實際物理量的時候，解調儀的每個通道必須根據每只傳感器的自身參數單獨標定，這樣很難提升生產效率，并且，測試通道與傳感器之間必須是一對一關系，難以滿足互換性要求。這樣的傳感器及解調系統是不能滿足實際使用需求的。所以，傳感探頭腔長一致性高精度的裝調方法，是非常重要也極為迫切的。

然而，現有技術中裝調方式通過微調支架讀取內外套管移動量，初始位置為內套管端面與膜片端面重合，拉動內套管遠離膜片，讀取微調支架的移動量以獲取腔長數據。改裝調方式容易污染膜片內表面，并且讀取微調支架數據，費時費力，易出錯。同時，現有技術采用機械微調讀取，由于機械工裝自身的精度極限，限制了裝調的整體精度，常用的通過光功率計獲取傳感器返回光信號強度，判斷耦合狀態，精度不高。因此，需要一種操作簡單快捷，解析精度高的裝調系統，來解決這一問題。

發明內容

本發明解決技術問題所采取的技術方案是：一種非本征法珀光纖傳感探頭腔長一致性裝調系統，包括：寬帶光源，光譜采集器件，數據處理計算模塊，耦合器，光纖連接器，固定支架，微調支架，夾緊裝置，待裝調法珀傳感器，點膠固定點；寬帶光源與光譜采集器件光路并聯后經耦合器接入光纖連接器，光纖連接器的另一端連接至待裝調法珀傳感器；

待裝調法珀傳感器包括光纖、內套管、外套管、膜片，光纖粘接固定于內套管的內腔，外套管一端開放另一端封閉，膜片粘接固定于外套管的封閉端的端面，外套管的開放端套設在內套管的外壁，內套管的外壁與外套管的外壁上分別設有夾緊裝置，固定支架固定支撐內套管外壁的夾緊裝置上，微調支架固定支撐外套管外壁的夾緊裝置上，微調支架用于實現外套管沿待裝調法珀傳感器軸向位置的微調；點膠固定點位于外套管的開放端套設在內套管的外壁的套接處。

優選的，所述光纖的端面預先進行研磨。

優選的，所述外套管的中心軸線與膜片粘接端面垂直度允差＜0.03mm。

優選的，所述膜片的內表面鍍反射率50％的介質反射膜。

優選的，所述內套管與外套管配合間隙小于0.01mm；以保證腔長調試過程中的裝配平行度與垂直度。