專利名稱：一種通過腐蝕得到不同直徑光纖光柵來同時測量溫度和應力的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種通過腐蝕得到不同直徑光纖光柵來同時測量溫度和應力的方法。
背景技術：
光纖技術的飛速發(fā)展促使以光纖光柵為基礎的光纖光柵傳感器正成為傳感器研究領域中的一大熱點。目前國內(nèi)外研究較多的是在普通光敏單模光纖中寫入的光纖光柵，這種光纖光柵在實際應用中存在著難以消除的溫度、應力交叉敏感問題，該問題嚴重影響著光纖光柵在傳感領域的應用。根據(jù)光稱合模理論,光纖光柵的中心反射波長為
AB=2neffA(I)其中，nrff代表光纖中光場傳輸模式的有效折射率，Λ代表光纖光柵的空間周期。由公式(I)我們可以知道，中心反射波長是隨11@和Λ兩個參量變化的。應變會引起光纖中的彈光效應和光纖光柵周期的變化，溫度會引起光纖中的熱光效應以及熱膨脹效應等，而這些效應都會共同的影響到光纖的neff和Λ兩個參量。如果我們將應變Λ ε和溫度變化AT同時作用時光纖光柵的中心波長偏移量寫為Λ λ Β=Κε Λ ε+ΚτΛΤ (2)其中Κε為光纖光柵的應變靈敏度，Kt為光纖光柵的溫度靈敏度。根據(jù)公式(2)我們可以看出，當應變和溫度同時發(fā)生變化時，光纖光柵無法區(qū)分到底是因為哪個因素造成的波長漂移。該問題即為光纖光柵的交叉敏感問題。為了克服交叉敏感效應，實現(xiàn)溫度和應力的同時準確測量，人們提出了許多種技術方案。其方案的本質都在于，引入兩個或者多個光柵，采用不同的方法使得Ke (應力靈敏度)和Kt (溫度靈敏度)不同，這樣當溫度和應力同時變化時，可以寫出兩個如公式(2)的方程，
權利要求
1.一種通過腐蝕得到不同直徑光纖光柵來同時測量溫度和應カ的方法，其特征在干，包括以下步驟步驟ー使用氫氟酸將普通光敏單模光纖腐蝕10-20毫米，使腐蝕部分的直徑比普通光敏單模光纖的未腐蝕部分小25-85微米,腐蝕部分與未腐蝕部分之間直徑減小的過渡區(qū)域為O. 01-0. 3毫米；步驟ニ 在步驟一中所得到光纖的腐蝕部分與未腐蝕部分結合部位的兩側分別寫入兩個光纖光柵；步驟三將普通光敏單模光纖的一端連接光纖光柵解調儀裝置，然后由光纖光柵解調儀裝置產(chǎn)生激光并掃描一定的波長范圍，當掃描波長滿足光纖光柵的中心波長反射條件時，光能量反射回光纖光柵解調儀，不滿足吋，則光能量通過光纖光柵發(fā)射出去；步驟四通過分別記錄兩個光柵反射回光纖光柵解調儀對應的波長隨時間的變化，即可分別得到兩個不同直徑光纖光柵的中心波長隨時間的受外界環(huán)境變化引起的漂移；步驟五由公式
2.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟一中，普通光敏單模光纖腐蝕的長度為10-20暈米。
3.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟一中，普通光敏單模光纖腐蝕部分的直徑比普通光敏單模光纖的未腐蝕部分小25-85微米。
4.根據(jù)權利要求I所述的方法，其特征在于，所述步驟三中光纖光柵解調儀裝置所掃描的波長范圍應涵蓋寫入的光纖光柵的反射波長。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種通過腐蝕得到不同直徑光纖光柵來同時測量溫度和應力的方法，包括光纖光柵解調儀或者實現(xiàn)類似功能的裝置和通過腐蝕方法得到的不同直徑光纖光柵。光纖光柵解調儀快速掃描不同波長激光，當波長激光滿足光纖光柵的中心波長反射條件時，該波長光會回射到光纖光柵解調儀并記錄。由于不同直徑的光纖光柵有不同的應力靈敏度，相同的溫度靈敏度，兩個光纖光柵在相同的環(huán)境影響下會產(chǎn)生不同的中心波長漂移，利用兩個光柵得到的波長漂移方程聯(lián)立，即可解方程分別得到環(huán)境溫度和應力的變化情況。本方案充分利用了不同直徑光纖光柵應力靈敏度不同的特點，簡單易行，成本低廉，能夠有效的克服光纖光柵交叉敏感問題。
文檔編號G01K11/32GK102829893SQ20121035148
公開日2012年12月19日 申請日期2012年9月20日 優(yōu)先權日2012年9月20日
發(fā)明者宋章啟, 衛(wèi)正統(tǒng), 張學亮, 陽明曄, 陳宇中, 孟州 申請人:中國人民解放軍國防科學技術大學