本實用新型涉及溫度檢測技術(shù)、應力檢測技術(shù)、光纖傳感技術(shù)，利用的是球形結(jié)構(gòu)和保偏光纖光纖對外界溫度和應力變化的靈敏特性以及不同外界溫度和應力會使透射光衰減峰的波長值發(fā)生改變的方法，具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、響應速度快、靈敏度高、安全可靠、直接實時等諸多優(yōu)點，它屬于光纖溫度和應變傳感領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
光纖傳感器與傳統(tǒng)的電、化學傳感器相比具有很多優(yōu)點，特別是光纖工作頻率寬，動態(tài)范圍大，是一種低損耗傳輸線，并且由于體積小、質(zhì)量輕、抗輻射性好等特點，成為替代傳統(tǒng)傳感器的商品。光纖傳感器自問世以來，開始逐漸適用于電力系統(tǒng)、建筑、橋梁、生物傳感等領(lǐng)域，并已取得了許多實際應用成果。當前研發(fā)和應用于溫度、應變的光纖傳感器主要有分布式光纖傳感器、光纖光柵傳感器、光子晶體傳感器等，但是這些傳感器在實際應用中還需考慮許多因素，比如傳感器的制作成本，使用的壽命長短，測量的精度，波長解調(diào)器的成本等問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的是為了克服上述產(chǎn)生的問題，滿足實際的工作需求，提出一種溫度和應變同時測量的花生形和保偏光纖的光纖傳感器，該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、設計合理，成本低廉、直接實時、結(jié)果有效準確。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術(shù)方案是：一種溫度與應變同時測量的保偏光纖傳感器，由寬帶光源、輸入光纖、輸入花生形光纖、保偏光纖、輸出花生形光纖、輸出光纖、光譜儀構(gòu)成。從寬帶光源發(fā)出的光經(jīng)輸入光纖入射到輸入花生形光纖后，激發(fā)起對外界溫度、應變敏感的包層模式，傳輸光同時在保偏光纖的纖芯和包層中激發(fā)出纖芯模和包層模。當傳輸光通過輸出花生形光纖時，纖芯模和包層模耦合發(fā)生馬赫-曾特干涉。最后輸出光通過輸出光纖，入射到光譜儀上；當外界溫度、應變改變時，干涉衰減峰的波長位置會發(fā)生相應改變，通過檢測光譜儀上透射光干涉衰減峰的波長值來實現(xiàn)對外界溫度、應變的同時測量。其中干涉光譜中波谷的特征波長變化與外界環(huán)境溫度滿足：其中m為整數(shù)，α表示熱膨脹系數(shù)，Δneff表示纖芯模和第j階包層模之間的有效折射率，并滿足和分別表示纖芯、包層的有效熱光系數(shù)。干涉光譜中波谷的特征波長變化與外界應變滿足：其中。分別表示纖芯、包層的有效彈光系數(shù)。因此可以通過透射譜上的波長漂移量，并結(jié)合靈敏度系數(shù)矩陣實現(xiàn)對溫度、應變的同時測量。本實用新型所述輸入花生形光纖和輸出花生形光纖是利用光纖熔接機對光纖端面進行電流放電制作出來的，輸入花生形光纖的兩球形直徑分別是188.68μm和189.86μm，輸出花生形光的兩球形直徑分別是197.98μm和197.25μm。本實用新型所述的寬帶光源用作發(fā)出入射光，光譜范圍為650nm-1700nm，能夠包含輸入花生形光纖、保偏光纖和輸出花生形光纖構(gòu)成的馬赫-曾特干涉所形成的干涉衰減峰波長值。本實用新型所述的光譜儀用作接收光源，分辨率是0.01nm，能精確測得不同溫度、應變下保偏光纖所通過的透射光衰減峰波長值。本實用新型所述的輸入光纖、連接光纖、輸出光纖都是普通單模光纖，其包層直徑是125μm，纖芯直徑是8μm。本實用新型所述的保偏光纖，其包層直徑是125μm，纖芯直徑8.5μm。本實用新型所具有的特點優(yōu)勢為：1.所有儀器材料都很普遍，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單；2.外界環(huán)境溫度、應變變化直接實時檢測，且操作簡單；3.所有操作都沒涉及危險藥品，安全可靠。附圖說明圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖圖2為本實用新型的不同應變下的光譜圖圖3為本實用新型的不同應變下的實驗結(jié)果圖圖4為本實用新型的不同溫度下的光譜圖圖5為本實用新型的不同溫度下的實驗結(jié)果圖具體實施方式本實用新型適用的溫濕度條件為：＞15℃，0-90％RH。如圖1所示，它是一種溫度與應變同時測量的保偏光纖傳感器。首先將輸入光纖(2)、輸出光纖(6)的末端超出電極棒180μm，設置放電參數(shù)放電時間為1300ms，放電強度為200bit，使輸入(輸出)光纖尖端軟化，變成一個球體，用同樣方法制作兩個球體并通過手動方式分別與輸入光纖(2)、輸出光纖(6)的末端連接得到輸入花生形光纖(3)、輸出花生形光纖(5)，再將保偏光纖(4)與輸入花生形光纖(3)、輸出花生形光纖(5)分別連接構(gòu)成花生形的保偏光纖傳感器。最后將輸入光纖(2)、輸出光纖(6)分別與寬帶光源(1)和光譜儀(7)連接好，構(gòu)成光纖傳感系統(tǒng)。在實驗室進行不同外界應變的仿真測量時，將保偏光纖傳感器固定在應變測試的兩個夾具中間，兩個夾具中間的距離S為140mm，每次螺母向外旋轉(zhuǎn)dS＝0.025mm，則每次所受的應變可以表示為一共向外依次轉(zhuǎn)動6圈，既實現(xiàn)從0με到1071.43με應變的測量。觀察并記錄不同應變下光譜儀(7)上透射光的衰減峰波長值變化情況，擬合計算出透射光衰減峰波長值與外界應變變化的關(guān)系，從而達到檢測外界應變的目的。在實驗室進行不同外界溫度的仿真測量時，在保偏光纖傳感器下放置一塊加熱板，加熱板的溫度可控范圍是25℃-150℃，其精確溫度值是0.1℃。通過改變加熱板的溫度，從45℃到75℃對光纖傳感器進行加熱，觀察并記錄不同溫度下光譜儀(7)上透射光的衰減峰波長值變化情況。擬合計算出透射光衰減峰波長值與外界溫度變化的關(guān)系，從而達到檢測外界溫度的目的。如圖2所示，不同外界應變的仿真測量實驗光譜圖，隨著外界應變的增大，發(fā)生明顯的藍移現(xiàn)象。如圖3所示，為不同外界應變的仿真測量實驗結(jié)果圖，表示透射光衰減峰的波長值與外界不同應變值的擬合線性關(guān)系圖。透射光衰減峰的波長值與外界不同應變量呈良好的線性關(guān)系，圖3中dip1的擬合系數(shù)約為0.9834，其靈敏度值為0.79pm/με；dip2的擬合系數(shù)約為0.9841，其靈敏度值為2.22pm/με。如圖4所示，不同外界溫度的仿真測量實驗光譜圖，隨著外界溫度的增大，發(fā)生明顯的紅移現(xiàn)象。如圖5所示，為不同外界溫度的仿真測量實驗結(jié)果圖，表示透射光衰減峰的波長值與外界不同溫度值的擬合線性關(guān)系圖。透射光衰減峰的波長值與外界溫度呈良好的線性關(guān)系，圖5中dip1擬合系數(shù)為0.9611，其靈敏度值為19.56pm/℃，dip2擬合系數(shù)為0.9927，其靈敏度值為31.74pm/℃。當應變和溫度同時改變的時候，保偏光纖的透射干涉光波長的變化為式中Δλ1、Δλ2分別為保偏光纖的透射干涉光波長的變化量，kT1、kT2和kε1、kε2分別為保偏光纖的溫度和應變靈敏度，ΔT、Δε分別為溫度和應變的變化量。通過裝置，可以得到式中D＝kT1kε2-kT2kε1，將保偏光纖的溫度、應變靈敏度系數(shù)分別代入得到本領(lǐng)域技術(shù)人員清楚地知道，根據(jù)本實用新型的方法，可以實現(xiàn)在某些特定環(huán)境下對溫度、應變的檢測，例如化工、發(fā)電廠、變電站等環(huán)境溫度、應變系統(tǒng)的檢測等，寬帶光源、花生形結(jié)構(gòu)光纖、保偏光纖和光譜儀等可以進行新的統(tǒng)一搭配，裝置結(jié)構(gòu)可以進行優(yōu)化設計，本實用新型的保護范圍并不局限于以上實施例。