[发明专利]一种基于低双折射PM-FLM的温度不敏感应力传感器

说明书

技术领域

本发明提供了一种基于低双折射偏振保持光纤环镜(Polarization Maintaining Fiber Loop Mirror，PM-FLM)的温度不敏感应力传感器，属于光纤传感技术领域。

背景技术

光纤环镜(FLM)广泛应用于光纤通信与传感系统中。在由同一光纤绕成的光纤圈中沿相反方向前进的两光波，在外界因素作用下产生不同的相移。其最典型的应用就是转动传感，即光纤陀螺。由于它没有活动器件，没有非线性效应和低转速时激光陀螺的闭锁区，因而非常有希望制成高性能低成本器件。通过干涉效应进行检测，就是sagnac干涉仪的基本原理。基于sagnac干涉仪的光纤传感器在长距离、小泄露管道检测定位上有其明显的优势，同时也可应用在光纤围栏报警系统中，具有简单高效、安装便捷、维护简单、成本较低等优点。

在传统的FLM中插入两段双折射系数不同的低双折射保偏光纤构成HiBi-PM-FLM，一段作为参考光纤，一段作为传感光纤。施加在传感光纤上应力改变了FLM的光程差，通过监测干涉光谱的漂移量可以实现应力测量，通过测量对应两段保偏光纤的干涉光谱的波长差，可以消除温度对测量结果的影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于低双折射PM-FLM的温度不敏感应力传感器。该装置能够将待测应力的变化量转化为探测信号的波长漂移量。具有结构简单、易于操作、灵敏度高等特点。

本发明通过以下技术方案实现：

一种基于低双折射PM-FLM的温度不敏感应力传感器，由入射光纤(1)、3-dB耦合器(2)、连接光纤(3)、第一低双折射保偏光纤(4)和第二低双折射保偏光纤(5)、偏振控制器(6)、出射光纤(7)组成；3-dB耦合器(2)一边的两个端口分别与入射光纤(1)以及出射光纤(7)相连接，3-dB耦合器(2)另两个端口分别与两段连接光纤(3)相连，两连接光纤(3)中间分别接第一低双折射保偏光纤(4)和第二低双折射保偏光纤(5)，第一低双折射保偏光纤(4)和第二低双折射保偏光纤(5)由一段连接光纤(3)相连，其中此段连接光纤(3)上接一个偏振控制器(6)；3-dB耦合器(2)、三段连接光纤(3)和第一低双折射保偏光纤(4)和第二低双折射保偏光纤(5)构成光纤环镜。

所述的一种基于低双折射PM-FLM的温度不敏感应力传感器，其特征在于：入射光纤(1)、出射光纤(7)和连接光纤(3)可采用G.652、G.653和G.655单模光纤，入射光纤(1)和出射光纤(7)长度为20～40cm，连接光纤(3)长度为10～20cm。。

所述的一种基于低双折射PM-FLM的温度不敏感应力传感器，其特征在于：第一低双折射保偏光纤(4)和第二低双折射保偏光纤(5)为熊猫型或领结型低双折射保偏光纤，长度为20～30cm。

所述的一种基于低双折射PM-FLM的温度不敏感应力传感器，其特征在于：偏振控制器(6)采用型号为FPC030或FPC020的高消光比偏振控制器。。

本发明的工作原理是：入射光由3-dB耦合器(2)分为两个反向传输的光信号，由偏振控制器(6)控制光信号偏振态，两束光经过PM-FLM后产生相位延迟：

Δλ=(LΔB+BΔL)k=Lk·(Pt·ΔT+B·ϵ)---(1)]]>