[实用新型]一种全光纤高灵敏压力传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于光纤传感器技术领域，尤其涉及一种全光纤高灵敏的压力传感器。

背景技术

近年来航空航天领域的气压检测精准度要求与耐高温要求越发提高，智能化油井的建设也越来越受到重视。光纤传感器具有灵敏度高，体积小，电绝缘性好，耐高温，抗电磁干扰，频带宽，可实现不带电的全光性探头等优点。在航空航天领域，气密性要求极高，且温度很高，油井的测量中也是需要承受高温、高压、腐蚀等恶劣环境。传统的电子应变片无法长时间于上述条件工作，光纤传感器逐渐成为恶劣环境下高灵敏度测量的选择。

自20世纪70年代，人们就对光纤传感器做了许多研究。逐渐形成了光纤陀螺，光时域反射计，光纤光栅，光纤水听器，全光纤分布式系统等相关技术。在应变以及压力等领域，光纤F-P腔表现出巨大的应用前景。

目前，基于F-P应变计的压力传感器的制作工艺，有基于MAMS制作的方法以及于普通单模光纤直接刻蚀微型槽焊接膜片等方法。上述工艺中，MAMS无法保证良好的气密性且结构复杂；普通单模光纤刻蚀微型槽焊接膜片方式腔体较小，结构坚固性与灵敏度有待提高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决上述问题，提供一种高灵敏度的全光纤压力传感器。

本实用新型的目的是这样实现的，一种全光纤高灵敏压力传感器，包括多模光纤和第一单模光纤，所述多模光纤的一个端面带有凹槽，多模光纤带有凹槽的端面与第一单模光纤的一个端面对接形成F-P腔，所述多模光纤和第一单模光纤的包层外径相同，且所述包层外径为300um-420um。

进一步的，所述第一单模光纤的另一端面与第二单模光纤连接，且第一单模光纤的芯径与第二单模光纤相同，以实现第一单模光纤与第二单模光纤的模场相匹配。

进一步的，所述第二单模光纤为普通单模导光光纤，其包层外径小于第一单模光纤。

进一步的，所述多模光纤包括两种尺寸结构，一种为：芯径为280um，包层外径为300um，另一种为：芯径为400um，包层外径为420um。

进一步的，所述多模光纤的凹槽底部构成压力膜片，所述压力膜片厚度为15-30um。

进一步的，所述第二单模光纤另一端与相位解调仪相连接，从而实现对压力传感器信号的解调。

相对于现有技术，本实用新型的有益效果体现在：本实用新型的全光纤高灵敏压力传感器采用全光纤一体化制作，并且采用较大直径的单模光纤以及多模光纤对接形成F-P腔，所形成的F-P腔的体积较大，极大的提高了传感器的灵敏度，并且所构成的传感器结构简单、坚固，易封装，具有高密闭性等优势，有利于推广使用。

附图说明

图1为本实用新型实施例的全光纤高灵敏压力传感器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的全光纤高灵敏压力传感器受力状态示意图；

图3为本发明实施例的F-P腔相位输出与FBG温度传感器的波长输出在高温炉内升温得到的对应图；

图4为本发明实施例中实际测量压力与F-P腔相位变化曲线。

附图标记

1.多模光纤，11.膜片支撑壁，12.F-P腔，13.压力膜片，2.第一单模光纤，21.第一单模光纤纤芯，3.第二单模光纤，31.第二单模光纤纤芯。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参阅图1-4，本实用新型的实施例如下：

一种全光纤高灵敏压力传感器，包括多模光纤1和第一单模光纤2，所述多模光纤的一个端面带有凹槽，多模光纤带有凹槽的端面与第一单模光纤的一个端面对接形成F-P腔12，所述多模光纤和第一单模光纤的包层外径相同，且所述包层外径为300um-420um；多模光纤和第一单模光纤的包层外径相同并且均采用远大于普通光纤(一般为125um或140um)的包层外径尺寸有利于在多模光纤上开设较大的凹槽，从而实现所形成的F-P腔具有较大的体积，F-P腔体积的增大有助于提高所构成的压力传感器的灵敏度。