[发明专利]一种基于弯曲损耗的光纤温度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种光纤传感技术领域中的传感器，尤其涉及一种利用光纤弯曲损耗测量环境温度的光纤传感器。

背景技术

在工程技术及科学研究的很多领域都要对环境温度进行监测，随着科技与生产力的进步，对于测量精度的要求不断提高。传统的测温方式主要采用热电偶、热电阻、半导体温度传感器等温度传感元件实现的，它们局限于灵敏度低，抗电磁干扰能力差，应用频带窄。

光纤温度传感器较传统的温度传感器具有抗电磁干扰、灵敏度高等优点。常见的光纤温度传感器有光纤光栅温度传感器、基于荧光寿命的光纤温度传感器、干涉型光纤温度传感器、分布式光纤温度传感器等，但由于耦合器件多、工艺复杂、生产成本较高、光信号检测装置复杂，不能被广泛的应用到生产和研究中。因此研制工艺简单、生产成本低的光纤温度传感器是很有必要的。

发明内容

针对现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题，是要提供一种抗电磁干扰、测量灵敏度高、工作频带宽、结构简单、成本低、应用领域广泛的基于弯曲损耗的光纤温度传感器。

本发明基于弯曲损耗的光纤温度传感器，是将作为敏感元件的多模光纤紧密的缠绕在一玻璃棒的外径上，所述多模光纤的一端与光源相连接，另一端与光功率计相连接。

所述光源为发光二极管或半导体激光器。

所述多模光纤的两端分别通过FC型裸光纤适配器与所述光源和光功率计相连接。

本发明基于弯曲损耗的光纤温度传感器，是由大芯径、大数值孔径(a＞50um，NA＞0.3)的多模光纤作为敏感元件串联在光源和光功率计之间而构成。当环境温度发生变化时，多模光纤纤芯和包层的折射率也随之发生变化，弯曲后多模光纤的本地数值孔径发生变化，进而改变多模光纤的弯曲损耗。

本发明具有如下优点：

1.采用大芯径、大数值孔径(a＞50um，NA＞0.3)的多模光纤，光源输出光与光纤间的耦合损耗、光纤与光功率计间的耦合损耗小；光纤温度传感器的测温范围和感温灵敏度增大。

2.采用不同芯径和数值孔径的多模光纤，光纤温度传感器的测温范围和感温灵敏度不同。

3.采用光纤通信中普遍使用的标准元器件——FC型裸光纤适配器，这样既解决了光纤与光源和光功率计的耦合问题，又保证了两纤芯端面的整齐性问题，结构简单，成本低。

4.光纤紧密缠绕在玻璃棒的外径上，工艺简单，体积小，重量轻，成本低。

5.本发明应用发光二极管或半导体激光器作光源、光功率计检测输出光强，成本低。

6.本发明为光纤传感器具有抗电磁干扰，灵敏度高等优点。

附图说明

图1为本发明一种基于弯曲损耗的光纤温度传感器的结构示意图。

具体实施方式

以下通过给出的实施例对本发明结构作进一步详细描述。

参照图1，选择芯径a＝50um，数值孔径NA＝0.4的多模阶跃型光纤3；利用光纤钳将光纤两端外面的涂覆层剥离；利用光纤切割刀将光纤两端切成整齐平面；用FC型裸光纤适配器(图中未表示)将光纤两端固定；选择半径为3.5mm、高为1mm的玻璃棒2待用；在清洁的玻璃棒2表面均匀涂上一层紫外固化胶，将光纤在玻璃棒2上紧密缠绕数圈(为便于观察在附图中使光纤稀疏排列示意)，用紫外灯照射紫外固化胶使玻璃棒与光纤粘合；将光纤3两端分别连接到光源1和光功率计4上即为本发明基于弯曲损耗的光纤温度传感器。

这个光纤温度传感器的输出功率与外界温度变化呈线性关系，测温范围为-59-73℃，感温灵敏度为0.0076/℃，温度分辨率为0.1℃。改变光纤芯径、数值孔径以及弯曲半径可以达到不同的测温要求，可广泛适用于各种工业环境和科学研究等不同的场合。