一種基于球形結(jié)構(gòu)和多模光纖的雙參量光纖傳感器的制造方法
【專利摘要】一種基于球形結(jié)構(gòu)和多模光纖的雙參量光纖傳感器，由入射端單模光纖、球形結(jié)構(gòu)光纖a、中間段多模光纖、球形結(jié)構(gòu)光纖b和出射端單模光纖串聯(lián)組成，入射端單模光纖的前端與寬帶光源連接，出射端單模光纖的后端與光譜分析儀連接；球形結(jié)構(gòu)光纖a、b由單模光纖端面放電形成；間段多模光纖作為傳感區(qū)域輸出的信號包含不同模式的干涉峰，根據(jù)不同干涉峰對溫度和液位敏感度差異，結(jié)合敏感方程，實現(xiàn)同時對溫度和液位的測量。本發(fā)明的優(yōu)點是：該光纖傳感器，結(jié)構(gòu)簡單、容易制作，輸出信號中存在不同模式的干涉峰，根據(jù)其對溫度和液位的不同敏感性，可實現(xiàn)對溫度和液位的同時測量；該的光纖傳感器制作成本低、測量精度高、實用性強，適于推廣應(yīng)用。
【專利說明】一種基于球形結(jié)構(gòu)和多模光纖的雙參量光纖傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光纖傳感【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是一種基于球形結(jié)構(gòu)和多模光纖的雙參量光纖傳感器。

【背景技術(shù)】
[0002]光纖傳感去因其靈敏度高、抗電磁干擾、電絕緣性好、耐腐蝕、體積小、重量輕等優(yōu)點而備受廣大研究學(xué)者的重視。溫度傳感器、應(yīng)變傳感器、折射率傳感器和液位傳感器等相繼被研制出并投入使用。干涉型光纖傳感器和傳統(tǒng)光纖傳感器相比，靈敏度高和分辨率高，動態(tài)響應(yīng)范圍大，成本低。
[0003]溫度是作為衡量客觀物質(zhì)世界運動及其存在狀態(tài)的一個重要物理量，溫度信息的獲得，可使人們更好地掌握客觀世界的內(nèi)在規(guī)律；液位在工業(yè)生產(chǎn)過程中是一個很重要的控制參數(shù)，在油氣集輸、儲運系統(tǒng)中，液位的測量與控制，對于計量油水罐介質(zhì)容量，維持容器物料的平衡，保證正常生產(chǎn)和設(shè)備安全至關(guān)重要。。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是提供一種基于球形結(jié)構(gòu)和多模光纖的雙參量光纖傳感器，該光纖傳感器結(jié)構(gòu)簡單、容易制作，輸出信號中存在不同模式的干涉峰，根據(jù)其對溫度和液位的不同敏感性,可以實現(xiàn)對溫度和液位的同時測量。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案:
一種基于球形結(jié)構(gòu)和多模光纖的雙參量光纖傳感器，由入射端單模光纖、球形結(jié)構(gòu)光纖a、中間段多模光纖、球形結(jié)構(gòu)光纖b和出射端單模光纖串聯(lián)組成，入射端單模光纖的前端與寬帶光源連接，出射端單模光纖的后端與光譜分析儀連接，入射端單模光纖和出射端單模光纖的直徑為125μm;球形結(jié)構(gòu)光纖a、b由單模光纖端面放電形成，作為模式耦合器，放電強度為100-130bit，放電時間為1700-1800ms ;中間段多模光纖的芯徑10-65 μ m、長度為為20-40_，中間段多模光纖作為傳感區(qū)域輸出的信號包含不同模式的干涉峰，根據(jù)不同干涉峰對溫度和液位敏感度差異，結(jié)合敏感方程，實現(xiàn)同時對溫度和液位的測量。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果是:
該光纖傳感器，結(jié)構(gòu)簡單、容易制作，輸出信號中存在不同模式的干涉峰，根據(jù)其對溫度和液位的不同敏感性，可以實現(xiàn)對溫度和液位的同時測量；該的光纖傳感器制作成本低、測量精度高、實用性強，適于推廣應(yīng)用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0007]圖1為該光纖傳感器結(jié)構(gòu)示意圖。
[0008]圖2為該光纖傳感器的輸出信號譜。
[0009]圖中:1.入射端單模光纖 2.球形結(jié)構(gòu)光纖a 3.中間段多模光纖 4.球形結(jié)構(gòu)光纖b 5.出射端多模光纖 6.寬帶光源 7.光譜分析儀。

【具體實施方式】
[0010]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
[0011]實施例:
一種基于球形結(jié)構(gòu)和多模光纖的雙參量光纖傳感器，如圖1所不，由入射端單模光纖1、球形結(jié)構(gòu)光纖a2、中間段多模光纖3、球形結(jié)構(gòu)光纖b4和出射端單模光纖5串聯(lián)組成,入射端單模光纖I的前端與寬帶光源6連接，出射端單模光纖5的后端與光譜分析儀7連接，入射端單模光纖I和出射端單模光纖5的直徑為125 μ m ;球形結(jié)構(gòu)光纖a2、b4由單模光纖端面放電形成，作為模式稱合器，放電強度為120bit,放電時間為1750ms ;中間段多模光纖的芯徑50μηι、長度為為30mm,中間段多模光纖作為傳感區(qū)域輸出的信號包含不同模式的干涉峰，根據(jù)不同干涉峰對溫度和液位敏感度差異，結(jié)合敏感方程，實現(xiàn)同時對溫度和液位的測量。
[0012]本發(fā)明的光路傳輸順序為:寬帶光源6的光經(jīng)入射端單模光纖I進入球形結(jié)構(gòu)光纖a2，激勵起高階模式，引起光場的重新分布，繼而耦合到多模光纖3，激勵起多模光纖3中的纖芯和包層的各種模式。滿足相位匹配條件的模式發(fā)生干涉，疊加的干涉信號經(jīng)球形結(jié)構(gòu)光纖b4耦合到輸出端單模光纖5中進行輸出。通過光譜分析儀可以觀測不同干涉峰的特征波長隨溫度、液位的變化。
[0013]圖2為該光纖傳感器的輸出信號譜。在1540_1580nm觀測范圍內(nèi)存兩個波谷，SP波谷I和波谷2，根據(jù)波谷I和波谷2隨溫度和液位變化的漂移量存在差異，可實現(xiàn)溫度和液位同時測量。
[0014]本發(fā)明提出的這種干涉型光纖傳感器，根據(jù)傳輸譜圖中干涉峰波長的漂移量就可得知溫度和液位的量值，實現(xiàn)了溫度和液位的同時測量。該傳感器具有體積小，結(jié)構(gòu)簡單，制作容易，成本低等優(yōu)點，可廣泛應(yīng)用于國防、工業(yè)生產(chǎn)以及民用領(lǐng)域、生物化學(xué)等傳感領(lǐng)域。
【權(quán)利要求】
1.一種基于球形結(jié)構(gòu)和多模光纖的雙參量光纖傳感器，其特征在于:由入射端單模光纖、球形結(jié)構(gòu)光纖a、中間段多模光纖、球形結(jié)構(gòu)光纖b和出射端單模光纖串聯(lián)組成,入射端單模光纖的前端與寬帶光源連接，出射端單模光纖的后端與光譜分析儀連接，入射端單模光纖和出射端單模光纖的直徑為125 μ m ;球形結(jié)構(gòu)光纖a、b由單模光纖端面放電形成,作為模式稱合器，放電強度為100-130bit,放電時間為1700-1800ms ;中間段多模光纖的芯徑10-65 μ m、長度為為20-40mm,中間段多模光纖作為傳感區(qū)域輸出的信號包含不同模式的干涉峰，根據(jù)不同干涉峰對溫度和液位敏感度差異，結(jié)合敏感方程，實現(xiàn)同時對溫度和液位的測量。
【文檔編號】G01D5/26GK104236601SQ201410530006
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年10月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月10日
【發(fā)明者】童崢嶸, 蘇軍, 曹曄, 欒盼盼 申請人:天津理工大學(xué)