[发明专利]一种基于级联F-P干涉仪的多参量光纤传感器

说明书

本发明提出一种基于级联F‑P干涉仪的多参量光纤传感器，该光纤传感器的单模光纤插入毛细玻璃管中，毛细玻璃管与位于前侧的石英支撑层固定，所述前侧的石英支撑层、中部的石英支撑层、硅膜片、后部的石英支撑层和PET膜片依次连接，前侧的石英支撑层、中部的石英支撑层和硅膜片上贯通一个通气小孔，硅膜片和PET膜片间设置有空气腔，通气小孔与空气腔连通。解决了对多参数测量的同时，克服各个参量之间的影响的技术问题。本发明采用级联双腔传感器并通过小孔连接空气腔与外界，可以减小动、静压测量时相互的影响，减小了反射光谱的复杂性，后续结合快速白光干涉方法，利于对腔长进行解调。

技术领域

本发明涉及一种基于级联F-P干涉仪的多参量光纤传感器，属于光纤传感器技术领域。

背景技术

近年来，光纤F-P传感器由于具有体积小、质量轻、灵敏度高、不受电气干扰等优势而发展迅速。光纤F-P传感器由于其独特的优势，如结构简单、体积小、抗电磁干扰、灵敏度高，在航空航天、军工船舶、生物医学和建筑等工业领域得到了广泛应用。特别是在海洋探测领域，测量水下某处声压时，需要同时对此处的水深及温度进行测量。

光纤F-P传感器的敏感部位是光纤F-P腔，当光入射时会在各反射面之间产生反射，形成干涉光谱，对外界待测量进行测量时，待测量改变，引起F-P腔腔长变化，从而引起干涉光谱发生变化，对干涉光谱进行解调，根据解调的腔长变化量，计算出待测量的值。

在同时对多参量进行测量时不同物理量之间会产生交叉敏感，为了克服这种问题多采用以下方法：

1.采用一个光纤传感器进行参考补偿，抵消其他参数对其产生的影响；

2.对待测量进行增敏处理，减小其他参数的影响；

3.设计复合传感器结构，同时测量多参数；

其中前两个方法耗费成本高，实现比较困难，既经济又容易实现的方法就是制作复合结构的多参量光纤传感器。

现有技术提出一种光纤传感器用来测量海洋温度、盐度、深度，实现对海洋多参数测量，实现了水下光纤传感器多参量的测量。但因为声压和静压同属于压力范畴，对敏感元件的作用相同，所以对声压、动压同时测量时会产生较大的耦合。

到目前为止还没有专利报道出在光纤传感领域，有动压、静压、温度同时测量的复合F-P传感器。

发明内容

本发明为了解决对多参数测量的同时，克服各个参量之间的影响的技术问题，提出一种基于级联F-P干涉仪的多参量光纤传感器。

本发明提出一种基于级联F-P干涉仪的多参量光纤传感器，包括单模光纤、毛细玻璃管、硅膜片、PET膜片、三层石英支撑层、通气小孔和空气腔，所述单模光纤插入毛细玻璃管中，所述毛细玻璃管与位于前侧的石英支撑层固定，所述前侧的石英支撑层、中部的石英支撑层、硅膜片、后部的石英支撑层和PET膜片依次连接，所述前侧的石英支撑层、中部的石英支撑层和硅膜片上贯通一个通气小孔，所述硅膜片和PET膜片间设置有空气腔，所述通气小孔与空气腔连通。

优选地，所述单模光纤由石英材料制成。

优选地，所述毛细玻璃管直径为1.8mm。

优选地，所述单模光纤除去涂覆层后插入毛细玻璃管接收反射光谱，并使用外胶粘合固定。

优选地，所述通气小孔的直径为0.1mm。

一种所述的基于级联F-P干涉仪的多参量光纤传感器的应用，所述基于级联F-P干涉仪的多参量光纤传感器用于对动压、静压、温度同时进行测量。

一种所述的基于级联F-P干涉仪的多参量光纤传感器的测量方法，通过在前侧的石英支撑层、中部的石英支撑层和硅膜片上开孔的方式来实现不同的压力作用在硅膜片和PET膜片上，再根据测量得到的硅膜片和PET膜片变形，来实现对多参量同步测量。