[发明专利]消除温度干扰的法珀干涉光纤压力传感器及其制作方法

说明书

本发明公开消除温度干扰的法珀干涉光纤压力传感器及其制作方法，包括入射光纤、光纤准直套管和反射石英光纤；入射光纤与反射石英光纤位于光纤准直套管内；入射光纤与反射石英光纤之间不接触，并构成第一珐珀干涉腔；入射光纤包括入射石英光纤与N,O‑羧甲基壳聚糖光纤；N,O‑羧甲基壳聚糖光纤包括第四端面与第五端面，第四端面与第五端面构成第二珐珀干涉腔。本发明通过形成两个完全独立的法珀干涉腔，第一珐珀干涉腔用于检测压力变化，第二珐珀干涉腔用于检测温度变化，两个完全独立的法珀干涉腔分别被用于测量温度和压力，从而实现光纤压力传感器测量时消除环境温度的影响，制作过程简单、环保、便捷，传感器安全可靠、稳定性好。

技术领域

本申请属于光纤技术、法珀干涉和制备高分子材料光纤的交叉技术领域，尤其涉及消除温度干扰的法珀干涉光纤压力传感器及其制作方法。

背景技术

光纤传感器在土木工程、石油化工、航空航天等领域都有广泛的应用前景，具有电绝缘、抗电磁干扰、灵敏度高、耐腐蚀、传感器端无源因而本质安全，无需信号转换和放大器即可远距离传输，以及体积小、重量轻等优点。光纤传感器分为功能型和传光型两大类型，包括相位调制、光强调制和波长调制等传感器。相位调制型光纤传感器通常利用光的干涉将相位变化转化为光强变化实现外界参量的检测，比如：压力、应变和温度等。由于采用了光的干涉，所以相位调制型光纤传感器具有很高的灵敏度。目前常被采用的干涉技术有法布里-珀罗干涉（简称法珀干涉）、迈克尔逊干涉、马赫-曾德尔干涉等，其中，法珀干涉光纤传感器因其结构简单、可靠性高、灵敏度高等优点受到人们的广泛关注和研究。

法珀干涉光纤传感器有非本征型和本征型两种，分别在1988年和1991年被提出，并且都得到了深入的研究。非本征型传感器由入射光纤的端面与反射光纤端面或者压力敏感膜片的内表面形成法珀腔，温度敏感性比本征型传感器的低，但是传感器被用于测量压力时依然受温度-压力交叉敏感性的干扰从而导致测量误差较大，温度-压力交叉敏感性是法珀干涉光纤压力传感器的关键问题，因此，人们一直在研究各种方法或者是传感器的新型结构降低温度-压力交叉敏感性对压力测量的影响。目前，解决的主要方法之一是温度和压力同时测量，然后通过精确测量的温度剔除测量压力受温度的干扰部分，从而使得传感器测量压力时不会因为环境温度的变化而产生不必要的压力测量误差，最终消除法珀干涉光纤压力传感器温度-压力交叉敏感性的影响。

本发明就是针对法珀干涉光纤压力传感器在测量压力时，会受温度-压力交叉敏感性影响的问题，设计具有两小段不同材料的半圆柱形光纤的传感器结构、并且利用对选定波长范围光信号的产生吸收或反射的膜层结构，从而巧妙的形成两个完全独立的法珀干涉腔，两个完全独立的法珀干涉腔分别被用于测量温度和压力，从而实现光纤压力传感器测量时消除环境温度的影响，制作过程简单、环保、便捷，传感器安全可靠、稳定性好。

发明内容

本申请提出了消除温度干扰的法珀干涉光纤压力传感器及其制作方法，通过一种传感器的新型结构降低温度-压力交叉敏感性对压力测量的影响。

为实现上述目的，本申请提供了如下方案：

消除温度干扰的法珀干涉光纤压力传感器，包括入射光纤、光纤准直套管和反射石英光纤；

所述入射光纤与所述反射石英光纤位于所述光纤准直套管内；

所述入射光纤与所述反射石英光纤之间不接触，并构成第一珐珀干涉腔，所述第一珐珀干涉腔用于检测压力变化；

所述入射光纤包括入射石英光纤与N,O-羧甲基壳聚糖光纤；

所述N,O-羧甲基壳聚糖光纤包括第四端面与第五端面，所述第四端面与所述第五端面构成第二珐珀干涉腔，所述第二珐珀干涉腔用于检测温度变化。

可选地，所述入射石英光纤包括第一端面、第二截面和第三端面；

所述第一端面为所述N,O-羧甲基壳聚糖光纤与所述入射石英光纤镶嵌连接的端面；