[发明专利]一种基于级联光纤珐珀干涉计的气压传感器

说明书

一种基于级联光纤珐珀干涉计的气压传感器，它属于气压传感技术领域。本发明解决了由于现有研究中反射面处反射光损耗大，导致干涉谱的对比度低，气压检测的灵敏度低的问题。本发明第二透反膜的反射率明显高于第一透反膜，将石英腔为参考腔，其干涉谱不随被测气压的不同而改变，参考腔和传感腔干涉谱的相对移动即为传感腔干涉谱的频移；而现有研究中受空气腔损耗的影响，实际上是以石英腔和空气腔构成的复合腔为参考腔，其干涉谱会随被测气压的改变而改变，其变化量约为空气腔的1/2，导致参考腔和传感腔干涉谱的相对移动约为传感腔频移的1/2。因此，本发明的气压传感器的灵敏度约为现有方法的2倍。本发明可以应用于环境气压检测。

技术领域

本发明属于气压传感技术领域，具体涉及一种基于级联光纤珐珀干涉计的气压传感器。

背景技术

气压传感器就是用于测量气体的绝对压强的器具，主要适用于与气体压强相关的物理实验，如气体定律等，也可以在生物和化学实验中测量干燥无腐蚀性的气体压强。气压传感器是一种检测装置，能感受到被测的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、标记录和控制等要求。它是实现自动化检测和控制的首要环节。

比如专利申请CN201810971799和CN201711315562中均对气压的检测展开了研究，但是现有研究中空气腔位于石英腔的前方，反射面处反射光损耗都非常大，导致干涉谱的对比度低，气压检测的灵敏度低。

发明内容

本发明的目的是为解决由于现有研究中反射面处反射光损耗大，导致干涉谱的对比度低，气压检测的灵敏度低的问题，而提出了一种基于级联光纤珐珀干涉计的气压传感器。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：一种基于级联光纤珐珀干涉计的气压传感器，所述气压传感器包括宽带光源、光纤环形器、级联珐珀干涉计传感头和光谱仪，其中：

宽带光源发射出的光信号经光纤环形器的第一端口入射到光纤环形器内，再经光纤环形器的第二端口入射到级联珐珀干涉计传感头；

经级联珐珀干涉计传感头反射回的光信号再经光纤环形器的第二端口入射到光纤环形器内，并经由光纤环形器的第三端口输出至光谱仪；

所述级联珐珀干涉计传感头包括第一单模光纤、第二单模光纤、石英管和双孔光纤；

所述第一单模光纤的一端与第二单模光纤的一端熔接，第二单模光纤的另一端与石英管的一端熔接，石英管的另一端与双孔光纤的一端熔接；

且第一单模光纤与第二单模光纤的熔接处设置有第一透反膜，第二单模光纤与石英管的熔接处设置有第二透反膜；

进一步地，所述光谱仪根据接收到的光信号的干涉谱包络平移量来检测气压的变化；

进一步地，所述第一单模光纤和第二单模光纤的外直径均为125微米；

进一步地，所述第一单模光纤和第二单模光纤的纤芯直径均为10微米；

进一步地，所述石英管的外直径为125微米，内直径为70-100微米；

进一步地，所述双孔光纤内设置有两个气孔，两个气孔对称分布于双孔光纤的纤芯的两侧；

进一步地，所述两个气孔的直径均为30-40微米，且两个气孔的间隔为30-60微米；

进一步地，所述第一透反膜的反射率为2％-4％，第二透反膜的反射率为6％-10％；

进一步地，所述第二单模光纤的长度为100-200微米，石英管的长度为100-300微米，双孔光纤的另一端的切割角度约为8度；

更进一步地，所述干涉谱包络平移量为：