[发明专利]基于单个错位熔接的光纤探头式温度与应力传感器

说明书

本发明公开了一种基于单个错位熔接的光纤探头式温度与应力传感器，宽带光源通过单模光纤连接循环器，循环器通过单模光纤分别连接应力调节器上面的光纤探头和所述光谱分析仪；将单模光纤进行错位熔接，并在其端面上镀上反射层，再将错位熔接点的光纤探头固定放置在应力调节器上，宽带光源通过循环器进入光纤探头，然后反射光反射形成M‑Z干涉效果，再次通过循环器，并通过光谱分析仪观察光谱，以监测和记录反射层的反射光谱变化。本发明光纤传感器灵敏度高，可以作为探头直接插入待测物体或溶液当中，更方便检测。本发明采用单模光纤，取材方便，价格低廉。灵敏度高，低成本和简单的结构化测量装置具有巨大的应用前景。

技术领域

本发明是属于光纤传感领域，尤其涉及到利用错位结构实现温度与应力传感技术，具体涉及一种基于单个错位熔接的光纤探头式温度与应力传感器。

背景技术

在过去的几十年里，随着光纤通信和光电技术的迅速发展，光纤传感技术也得到了比较全面的发展。光纤传感器以其体积小、重量轻、抗电磁干扰、耐腐蚀、灵敏度高、可弯曲扭曲、及进行点式和分布式测量等优点而在建筑工程、电力工业、航天航海、医学和化学等领域得到广泛的应用。美国最早研究出了光纤陀螺仪、水声器、磁强计等光纤传感系统和用于核辐射监测的光纤传感器。日本、英国、法国和德国等许多国家也纷纷积极参与了光纤传感器的研究竞争中。目前，光纤传感器已经从军事上到民用上都得到了广泛的应用。

光纤M-Z传感器近年来在光纤传感领域引起了很大的研究兴趣，其体积小巧、结构牢固，灵敏度高，马赫曾德尔干涉仪(M-Z)原理，将一束光首先分离成两束，两束光分别经历不同的光路再合束，由于两束光经历的光路不同，就产生了光程差，当两束光再次合束时则会出现干涉现象。

发明内容

本发明的目的是针对上述技术分析，提供一种传感器，由光纤包层模、纤芯模进行干涉产生对温度与应力的敏感特性，实现对温度与应力的测量。

本发明采用以下技术方案实现上述目的：基于单个错位熔接的光纤探头式温度与应力传感器，包括宽带光源和光谱分析仪，所述宽带光源通过单模光纤连接循环器，循环器通过单模光纤分别连接应力调节器上面的光纤探头和所述光谱分析仪；

将单模光纤进行错位熔接，并在其端面上镀上反射层，再将错位熔接点的光纤探头固定放置在应力调节器上，宽带光源通过循环器进入光纤探头，然后反射光反射形成M-Z干涉效果，再次通过循环器，并通过光谱分析仪观察光谱，以监测和记录反射层的反射光谱变化。

进一步，所述错位熔接的偏移量为4μm-8μm。

进一步，所述光纤探头的长度是错位熔接点到其端面反射层的距离为1-3cm。

进一步，所述反射层为金、银或铝镀层。

本发明采用单模光纤，取材方便，价格低廉。反射层不仅有利于增强反射，还用于保护光纤端面免受污染。这种光纤结构能够抵抗更大的拉力，同时也增大了应力测量的范围。由光纤包层模、纤芯模进行干涉，提高对温度与应力的敏感特性，在温度变化时光纤膨胀，同时光纤直径随之发生改变，且当施加应力时，导致光纤长度发生改变，从而导致透射谱发生变化，实现对温度与应力的测量。本发明新型的M-Z光纤探头式传感器比传统的M-Z光纤传感器灵敏度更高，可以作为探头直接插入待测物体或溶液当中，更方便检测。本发明可应用于化学和生物传感领域。同时在光纤温度与应力传感方面具有巨大的应用前景。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明中光纤内的光结构图；

图3是本发明的透射光谱曲线图；

图中：1.宽带光源，2.光谱分析仪，3.单模光纤，4.循环器，5.光纤探头，6.应力调节器；01.左段光纤，02.错位熔接点，03.右段光纤，04.反射层。

具体实施方式