[发明专利]一种高灵敏度差动式光纤F-P微振动传感器及其解调方法

说明书

本发明公开一种高灵敏度差动式光纤F‑P微振动传感器及其解调方法，金属套管的一端开设有凹腔，反射膜片设置于金属套管该端的端部，所述凹腔作为第一F‑P腔，金属套管该端的端部连连接有光纤支撑架，第二单模光纤安装于所述光纤支撑架，第二单模光纤的端部正对反射膜片的中心，第二单模光纤与反射膜片之间的空间作为第二F‑P腔；金属套管另一端的断面向内开设有用于安装第一单模光纤的通孔，所述通孔与所述凹腔连通，第一单模光纤设置于所述通孔中，第一单模光纤的端部正对反射膜片的中心；第一F‑P腔与第二F‑P腔的干涉谱线的漂移位移相等，但漂移方向相反。由于具有两个F‑P腔体，因此本发明的传感器具有高灵敏度的特性。

技术领域

本发明属于传感技术领域，涉及在线检测技术，更具体涉及一种高灵敏度差动式光纤F-P微振动传感器及其解调方法。

背景技术

近年来，光纤传感器由于具有体积小、质量轻、灵敏度高、反应迅速、抗电磁干扰强等独特的优势而迅速发展，被广泛研究并应用于各个领域。根据原理的不同，将光纤传感器分为迈克尔逊型、马赫-曾德型、萨格纳克型和法布里-珀罗(F-P)型，其中F-P型相对于其它三种来说，具有制作简单、结构紧凑、灵敏度高、响应速度快等优势，一直是研究的热点。基于F-P的光纤传感器的结构设计，是提高系统灵敏度关键的一部分，目前已报道的结构主要有两类：基于膜片式的光纤传感器、基于悬臂梁的光纤传感器，传感的基本原理都是当外界因素导致F-P的腔长，或者F-P腔内部光束的波长等参量发生变化时，干涉条纹也会随之变化，通过解调干涉条纹的变化，即可得到待检测信号。其中基于膜片式传感器的结构都很相似，通过光纤端面与膜片内表面形成F-P腔，不同点只是膜片材料以及制作工艺的区别，并且该结构在土木工程、工业工程、安全、航空航天的领域，由于环境恶劣，对微弱振动的检测是一个很大的挑战。

但现有的光纤传感器灵敏度还不够高，其应用受到一定的限制，因此亟需一种灵敏度更高的光纤传感器。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于一种高灵敏度差动式光纤F-P微振动传感器及其解调方法，本发明的传感器的灵敏度更高。

本发明为实现其目的采用以下技术方案：

一种高灵敏度差动式光纤F-P微振动传感器，包括第一单模光纤、第二单模光纤、金属套管、反射膜片和光纤支撑架；金属套管的一端开设有凹腔，反射膜片设置于金属套管该端的端部，所述凹腔作为第一F-P腔，金属套管该端的端部连连接有光纤支撑架，第二单模光纤安装于所述光纤支撑架，第二单模光纤的端部正对反射膜片的中心，第二单模光纤与反射膜片之间的空间作为第二F-P腔；

金属套管另一端的断面向内开设有用于安装第一单模光纤的通孔，所述通孔与所述凹腔连通，第一单模光纤设置于所述通孔中，第一单模光纤的端部正对反射膜片的中心；

第一F-P腔与第二F-P腔的干涉谱线的漂移位移相等，但漂移方向相反。

优选的，第一F-P腔的腔长与第二F-P腔的腔长相等。

优选的，第一F-P腔的腔长与第二F-P腔的腔长为80-100μm。

优选的，金属套管上在凹腔处开设有气孔。

优选的，反射膜片采用聚二甲基硅氧烷膜片。

优选的，反射膜片的厚度为9-11μm。

优选的，金属套管的形状为圆柱形，所述凹腔为与金属套管同轴的圆形凹腔；金属套管的另一端为实心部，所述通孔设沿实心部的轴心设置，所述反射膜片的形状为圆形。

所述高灵敏度差动式光纤F-P微振动传感器的解调方法，包括如下过程：