[发明专利]一种接触型线性应力传感器及其应力检测方法

说明书

本发明涉及一种基于阵列波导光栅结构的接触型线性应力传感器及其应力检测方法，包括输入通道、输入平板波导、特定根数单模波导构成的阵列波导光栅、输出平板波导、输出通道；阵列波导光栅，将构成其的特定根单模波导所属的矩形区域作为折射率敏感区域，即应力接触检测区。本发明接触型线性应力传感器，巧妙利用阵列波导光栅(AWG)对波长敏感的分波特性，即波导芯层有效折射率改变带来相邻波导内不同波长光的相位差的改变，经输出通道波导输出后，不同波导芯层有效折射率对应不同中心波长，实现器件的应力检测的功能。

技术领域

本发明涉及一种基于阵列波导光栅结构的接触型线性应力传感器及其应力检测方法，属于应力检测技术领域。

背景技术

随着科技的进步和发展，传感技术的应用也越来越普遍，其作为一种采集信息的方式，被广泛的运用于各个领域，现在已经成为衡量一个国家科学技术发展水平的重要标志。其中应力传感器作为最常用的传感器，广泛用各种工业自控环境，涉及水利水电、铁路交通、智能建筑、生产自控、航空航天、军工、石化、油井、电力、船舶、机床、管道、海洋等众多行业和领域。

目前，在军事领域，比如航天器材、飞机等领域应力的控制及监测，海洋领域以及健康状态监测等领域，对应力传感器的性能提出更高的要求，尤其是为了满足社会需求,对应力传感器的精度、敏感度、稳定性等要求也越来越高，目前，用于测应力的传感器有光纤光栅应力传感器、硅基光学MEMS压力传感器、电容式应力传感器、谐振式应力传感器等，现有技术中的光学传感器易受光源变化的影响，如常用的马赫曾德(M-Z)干涉型光学压力传感器的测量结果受光源衰减、波长漂移等的影响大；硅基光学MEMS压力传感器主要通过输出光强的变化来检测压强的大小,但是压强和光强之间为非线性关系，所以该传感器为非线性的。

现如今，利用折射率变化来测量应力已成为一种趋势，由于它不易改变被测物质本身的性质以及损耗低等优势得到广泛应用。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于阵列波导光栅结构的接触型线性应力传感器。

本发明还提供一种利用上述接触型线性应力传感器进行应力检测的方法。

本发明的技术方案为：

一种基于阵列波导光栅结构的接触型线性应力传感器，包括依次连接的光信号输入模块、阵列波导光栅、光谱检测模块；所述光信号输入模块用于为应力检测提供宽谱光信号，所述阵列波导光栅为施力物体接触区域，所述光谱检测模块用于检测输出信号的波长大小。

根据本发明优选的，所述阵列波导光栅包括依次连接的输入通道、输入平板波导、若干根单模波导、输出平板波导、输出通道；所述光信号输入模块连接所述输入通道，所述输出通道连接所述光谱检测模块；每一根所述单模波导的两端分别连接所述输入平板波导、所述输出平板波导；

若干根单模波导构成的阵列区封装成矩形区域，作为折射率敏感区域，即应力接触检测区；

所述折射率敏感区域为施力物体接触区域。

根据本发明优选的，所述单模波导从下至上依次包括基底、下限制层、波导芯层和上限制层。