[发明专利]集成化干涉型微振动光纤传感器及其标定装置和标定方法

权利要求书

1.一种集成化干涉型微振动光纤传感器，包括光纤准直器（101）、超小光纤镜头（102）、光纤干涉仪模块（105）、指示激光器（108）、宽带激光器（109）、数据采集卡（111）和计算机（112），其特征在于，所述光纤准直器（101）、超小光纤镜头（102）、指示激光器（108）、宽带激光器（109）分别通过光纤跳线连接光纤干涉仪模块（105），所述光纤干涉仪模块（105）通过数据线连接数据采集卡（111）和计算机（112）。

2.根据权利要求1所述的集成化干涉型微振动光纤传感器，其特征在于，所述光纤干涉仪模块（105）包括参考臂接口（103）、信号臂接口（104）、指示激光接口（106）、宽带激光接口（107）、平衡探测器输出接口（110）、宽带50/50熔融耦合器（201）、WDM耦合器（202）、环形器（203）和平衡探测器（204）；所述宽带50/50熔融耦合器（201）一端分别通过光纤跳线连接所述参考臂接口（103）和所述信号臂接口（104）；所述WDM耦合器（202）一端通过光纤跳线连接所述宽带50/50熔融耦合器（201），所述WDM耦合器（202）另一端分别通过光纤跳线连接所述指示激光接口（106）和所述平衡探测器（204）；所述环形器（203）一端通过光纤跳线连接所述宽带50/50熔融耦合器（201），所述环形器（203）另一端分别通过光纤跳线连接所述宽带激光接口（107）和所述平衡探测器（204）；所述光纤准直器（101）和所述超小光纤镜头（102）分别通过光纤跳线连接所述参考臂接口（103）和所述信号臂接口（104）；所述指示激光器（108）和所述宽带激光器（109）分别通过光纤跳线连接所述指示激光接口（106）和所述宽带激光接口（107）；所述数据采集卡（111）分别通过数据线连接所述平衡探测器输出接口（110）和所述计算机（112）；所述光纤准直器（101）输出端镀反射膜（113）。

3.根据权利要求1所述的集成化干涉型微振动光纤传感器，其特征在于，所述超小光纤镜头（102）由多模光纤镜头（301）、空芯光纤隔片（302）和单模光纤（303）依次熔接而成。

4.一种集成化干涉型微振动光纤传感器的标定装置，基于权利要求1所述的集成化干涉型微振动光纤传感器，包括压电陶瓷振动片（114）、固定平台（115）、带螺纹的五维调整台（116）、隔振平台（117）和压电陶瓷驱动器（118），其特征在于，所述压电陶瓷振动片（114）和所述带螺纹的五维调整台（116）分别通过夹具垂直固定于所述隔振平台（117）和所述固定平台（115）上；所述压电陶瓷振动片（114）通过数据线连接所述压电陶瓷驱动器（118）；所述超小光纤镜头（102）通过磁吸夹具固定于所述带螺纹的五维调整台（116）上；所述超小光纤镜头（102）的输出端正对所述压电陶瓷振动片（114）。

5.一种集成化干涉型微振动光纤传感器的标定方法，采用权利要求1和权利要求4所述的集成化干涉型微振动光纤传感器及标定装置，具体实施步骤如下：

（1）选取分别与所述光纤准直器（101）和所述超小光纤镜头（102）连接的光纤跳线，使光纤跳线和所述光纤准直器（101）连接的总长度，与光纤跳线和所述超小光纤镜头（102）连接的总长度近似相等；

（2）调整所述带螺纹的五维调整台（116）的方位，使所述超小光纤镜头（102）的中轴线垂直正对所述压电陶瓷振动片（114）；

（3）移动所述带螺纹的五维调整台（116）的沿所述超小光纤镜头（102）轴线方向的螺纹，使所述计算机（112）输出的表示干涉强度的电压值达到最大；

（4）调节所述压电陶瓷驱动器（118）的驱动频率和驱动幅值，使所述压电陶瓷振动片（114）开始振动，设定所述计算机（112）中可以检测到振动波形时的所述压电陶瓷振动片（114）的最小振动频率为ω₀、最小振动幅值为A₀，在所述计算机（112）中记录此时对应的表示干涉强度的电压有效值I₀；

（5）保持所述压电陶瓷振动片（114）的振动频率ω₀不变，调节所述压电陶瓷驱动器（118）的驱动幅值使所述压电陶瓷振动片（114）的振动幅值A₀增加微小幅值量ΔA，在所述计算机（112）中记录此时对应的表示干涉强度的电压有效值I₁；

（6）重复步骤（5）的操作，依次增加所述压电陶瓷振动片（114）的微小幅值量2ΔA、3ΔA、……、NΔA，在所述计算机（112）中记录对应的表示干涉强度的电压有效值I₂、I₃、……、I_N，至增加微小幅值量（N+1）ΔA时，所述计算机（112）中干涉强度的波形开始失真；

（7）根据上述步骤取得的表示干涉强度的电压有效值I₀、I₁、I₂、I₃、……、I_N和对应的振动幅值A₀、A₀+2ΔA、A₀+3ΔA、……、A₀+NΔA，分别作为纵坐标和横坐标，并令A₀为0，进行曲线拟合得出输出干涉强度的电压与振动幅值的函数关系，即为所述集成化干涉型微振动光纤传感器的振动幅值标定函数。