CN102261978B - 基于双芯双孔光纤实现液压传感的方法及装置 - Google Patents

基于双芯双孔光纤实现液压传感的方法及装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102261978B
CN102261978B CN 201110108572 CN201110108572A CN102261978B CN 102261978 B CN102261978 B CN 102261978B CN 201110108572 CN201110108572 CN 201110108572 CN 201110108572 A CN201110108572 A CN 201110108572A CN 102261978 B CN102261978 B CN 102261978B
Authority
CN
China
Prior art keywords
core
twin
optical fiber
fiber
diplopore optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN 201110108572
Other languages
English (en)
Other versions
CN102261978A (zh
Inventor
陈达如
胡顾峰
吴根柱
彭保进
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Normal University CJNU
Original Assignee
Zhejiang Normal University CJNU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang Normal University CJNU filed Critical Zhejiang Normal University CJNU
Priority to CN 201110108572 priority Critical patent/CN102261978B/zh
Publication of CN102261978A publication Critical patent/CN102261978A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102261978B publication Critical patent/CN102261978B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

本发明公开了基于双芯双孔光纤实现液压传感的方法及装置。目前利用光纤实现液压传感存在灵敏度低、传感光纤过长等问题。本发明中的宽带光源的输出端口和一段单模光纤的输入端口光纤连接；该段单模光纤的输出端口和双芯双孔光纤的输入端口连接；双芯双孔光纤的输出端口和另一段单模光纤的输入端口连接；单模光纤的输出端口和光谱分析仪的输入端口光纤连接。本发明方法是将双芯双孔光纤置于测量环境中，通过光谱分析仪测量透射光谱的波长漂移可确定施加在双芯双孔光纤上的液压。本发明具有不受电磁干扰、可以实现远距离传感、价格低廉、结构紧凑、高灵敏度本等优点。

Description

基于双芯双孔光纤实现液压传感的方法及装置
技术领域
本发明属于光纤传感技术领域，特别涉及了一种基于双芯双孔光纤检测液压信号的方法，以及实现该方法的装置。
背景技术
由于光纤不仅可以作为光波的传输媒质，而且当光波在光纤中传输时，其特征参量振幅、相位、偏振态、波长等会因外界因素如温度、压力、应变、磁场、电场、位移等值接或间接地发生变化，从而可将光纤用作传感元件探测物理量。光纤传感技术就是利用光纤对某些物理量敏感的特性，将外界物理量转换成可以直接测量的信号的技术。光纤传感技术是光学领域最为重要的传感技术之一，已经被广泛应用于生物、医学、航天、航空、机械、石化、建筑、高铁、桥梁、国防工业等领域。
利用光纤传感技术实现温度、应力、折射率等物理量的检测已经比较成熟，而实现液压传感的技术相对不成熟。目前实现液压传感的光纤传感技术有光纤布拉格光栅液压传感技术和特种光纤液压传感技术。前者需要在普通单模光纤上写入光纤布拉格光栅，利用光纤布拉格光栅对液压的波长漂移检测实现液压传感。由于光纤布拉格光栅对液压影响不灵敏，该技术方案存在着低灵敏度的缺点。目前有关特种光纤液压传感技术的报道主要是利用现有商用的光子晶体光纤来实现液压传感，存在着灵敏度低、传感光纤过长等缺点。因此，发明一种基于光纤、价格低廉、结构紧凑、高灵敏度的液压传感方法及装置具有重要意义。
发明内容
本发明就是针对现有技术的不足，提出了一种基于双芯双孔光纤的检测液压信号的方法，同时提供了实现该方法的装置。
本发明的方法包括以下步骤：
步骤(1)选择一个输出波长覆盖1525nm至1560nm宽带光源、两段工作在1550nm波段的单模光纤、一段双芯双孔光纤和一个工作波长覆盖1525nm至1560nm的光谱分析仪；
步骤(2)将宽带光源的输出端口和一段单模光纤的输入端口光纤连接；将该单模光纤的输出端口和双芯双孔光纤的输入端口以光纤熔接方式连接，该单模光纤的纤芯和双芯双孔光纤的一个纤芯对接；将双芯双孔光纤的输出端口和另一段单模光纤的输入端口以光纤熔接方式连接，双芯双孔光纤的另一个纤芯和这一段单模光纤的纤芯对接；将单模光纤的输出端口和光谱分析仪的输入端口光纤连接；
步骤(3)将双芯双孔光纤置入需要测量液压的液体环境。双芯双孔光纤横截面中有两个中心距为H（10～30微米）的纤芯和两个中心距为L（50～100微米）的空气孔，纤芯圆心之间的连线与空气孔圆心之间的连线正交，空气孔的大小为D（30～50微米），双芯双孔光纤的外径和单模光纤的外径一样，双芯双孔光纤两个纤芯的尺寸、掺杂浓度和单模光纤纤芯一样。双芯双孔光纤有奇模和偶模两个模式，它们的有效折射率差                                               
Figure DEST_PATH_IMAGE002
是外加在双芯双孔光纤上的液压
Figure DEST_PATH_IMAGE004
和工作波长
Figure DEST_PATH_IMAGE006
的函数。根据耦合模理论，当宽带光注入长度为
Figure DEST_PATH_IMAGE008
的双芯双孔光纤的一个纤芯的时候，从另外一个纤芯出来的透射光谱为：
当施加在双芯双孔光纤上的液压发生改变的时候，透射光谱对应有一个波长漂移，其液压
Figure DEST_PATH_IMAGE012
和波长漂移满足以下关系
其中K为常数，可以利用透射光谱计算出来。因此，可以通过测量透射光谱的波长漂移来确定施加在双芯双孔光纤上的液压。
实现本发明方法的装置包括一个宽带光源、两段单模光纤、一段双芯双孔光纤和一个光谱分析仪。宽带光源的输出端口和一段单模光纤的输入端口光纤连接；该段单模光纤的输出端口和双芯双孔光纤的输入端口以光纤熔接方式连接，该段单模光纤的纤芯和双芯双孔光纤的一个纤芯对接；双芯双孔光纤的输出端口和另一段单模光纤的输入端口以光纤熔接方式连接，双芯双孔光纤的另一个纤芯和这一段单模光纤的纤芯对接；单模光纤的输出端口和光谱分析仪的输入端口光纤连接。
本发明主要适用于测量液体中的液压，利用了双芯双孔光纤输出光谱随液压变化的特性，通过输出光谱的波长漂移来确定液压数值大小，实现了液压传感。由于采用光纤作为传感介质，本发明具有不受电磁干扰、可以实现远距离传感、价格低廉、结构紧凑、高灵敏度本等优点。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为双芯双孔光纤截面示意图；
图3为利用本发明装置测量所得的结果示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，基于双芯双孔光纤实现液压传感的装置包括一个宽带光源1、一段单模光纤2、一段双芯双孔光纤3、另一段单模光纤4和一个光谱分析仪5。
将宽带光源1的输出端口和单模光纤2的输入端口光纤连接；将单模光纤2的输出端口和双芯双孔光纤3的输入端口以光纤熔接方式连接，单模光纤2的纤芯和双芯双孔光纤3的一个纤芯对接；将双芯双孔光纤3的输出端口和另一段单模光纤4的输入端口以光纤熔接方式连接，双芯双孔光纤3的另一个纤芯和单模光纤4的纤芯对接；将单模光纤4的输出端口和光谱分析仪5的输入端口光纤连接。双芯双孔光纤3的横截面6中在正交方向上有两个距离为H（10～30微米）的纤芯，其尺寸大小、折射率与单模光纤纤芯一致；双芯双孔光纤3的横截面6中在水平方向上有两个距离为L（50～100微米）的空气口，其直径为D（30～50微米）。
利用该检测装置的液压传感方法包括以下步骤：
(1) 选择一个输出波长覆盖1525nm至1560nm宽带光源1、一段工作在1550nm波段的单模光纤2、一段工作在1550nm波段的双芯双孔光纤3、一段工作在1550nm波段的单模光纤4和一个工作波长覆盖1525nm至1560nm的光谱分析仪5。
(2) 将宽带光源1的输出端口和单模光纤2的输入端口光纤连接；将单模光纤2的输出端口和双芯双孔光纤3的输入端口以光纤熔接方式连接，单模光纤2的纤芯和双芯双孔光纤3的一个纤芯对接；将双芯双孔光纤3的输出端口和另一段单模光纤4的输入端口以光纤熔接方式连接，双芯双孔光纤3的另一个纤芯和单模光纤4的纤芯对接；将单模光纤4的输出端口和光谱分析仪5的输入端口光纤连接。
(3) 将双芯双孔光纤3置入需要测量液压的液体环境。开启宽带光源1，从双芯双孔光纤输出的透射光谱为：
从该输出透射光谱光谱可以确定液压改变量
Figure DEST_PATH_IMAGE018
和波长漂移
Figure 851986DEST_PATH_IMAGE014
的关系
Figure 685950DEST_PATH_IMAGE016
通过测量波长漂移
Figure 636589DEST_PATH_IMAGE014
即可检测液压的大小。具体测量结果如图3所示。
本发明利用了近年来刚刚被发展起来的特种光纤技术，通过设计合理的双芯双孔光纤，利用其模式耦合对液压敏感的特性，提出了光纤液压传感的新技术方案。本发明采用光纤作为传感介质，具有不受电磁干扰、可以实现远距离传感、价格低廉、结构紧凑、高灵敏度本等优点。

Claims (2)

1.基于双芯双孔光纤实现液压传感的方法，其特征在于该方法包括如下步骤：
步骤(1)选择一个输出波长覆盖1525nm至1560nm宽带光源、两段工作在1550nm波段的单模光纤、一段双芯双孔光纤和一个工作波长覆盖1525nm至1560nm的光谱分析仪；
步骤(2)将宽带光源的输出端口和一段单模光纤的输入端口光纤连接；将该单模光纤的输出端口和双芯双孔光纤的输入端口以光纤熔接方式连接，该单模光纤的纤芯和双芯双孔光纤的一个纤芯对接；将双芯双孔光纤的输出端口和另一段单模光纤的输入端口以光纤熔接方式连接，双芯双孔光纤的另一个纤芯和这一段单模光纤的纤芯对接；将单模光纤的输出端口和光谱分析仪的输入端口光纤连接；
步骤(3)将双芯双孔光纤置入需要测量液压的液体环境，双芯双孔光纤有奇模和偶模两个模式，它们的有效折射率差                                                是外加在双芯双孔光纤上的液压
Figure 275845DEST_PATH_IMAGE002
和工作波长
Figure 2011101085728100001DEST_PATH_IMAGE003
的函数，根据耦合模理论，当宽带光注入长度为
Figure 896049DEST_PATH_IMAGE004
的双芯双孔光纤的一个纤芯的时候，从另外一个纤芯出来的透射光谱 
Figure 613469DEST_PATH_IMAGE006
为：
当施加在双芯双孔光纤上的液压发生改变的时候，透射光谱对应有一个波长漂移，其液压改变量
Figure 195629DEST_PATH_IMAGE008
和波长漂移
Figure 2011101085728100001DEST_PATH_IMAGE009
满足以下关系
Figure 947685DEST_PATH_IMAGE010
其中K为常数，可以利用透射光谱计算出来，因此，可以通过测量透射光谱的波长漂移来确定施加在双芯双孔光纤上的液压。
2.实现权利要求1所述方法的装置，包括一个宽带光源、两段单模光纤、一段双芯双孔光纤和一个光谱分析仪，其特征在于：宽带光源的输出端口和一段单模光纤的输入端口光纤连接；该段单模光纤的输出端口和双芯双孔光纤的输入端口以光纤熔接方式连接，该段单模光纤的纤芯和双芯双孔光纤的一个纤芯对接；双芯双孔光纤的输出端口和另一段单模光纤的输入端口以光纤熔接方式连接，双芯双孔光纤的另一个纤芯和这一段单模光纤的纤芯对接；单模光纤的输出端口和光谱分析仪的输入端口光纤连接；
所述的双芯双孔光纤横截面中有两个中心距为10～30微米的纤芯和两个中心距为50～100微米的空气孔，纤芯圆心之间的连线与空气孔圆心之间的连线正交，空气孔的大小为30～50微米，双芯双孔光纤的外径和单模光纤的外径一样，双芯双孔光纤两个纤芯的尺寸、掺杂浓度和单模光纤纤芯一样。
CN 201110108572 2011-04-28 2011-04-28 基于双芯双孔光纤实现液压传感的方法及装置 Expired - Fee Related CN102261978B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110108572 CN102261978B (zh) 2011-04-28 2011-04-28 基于双芯双孔光纤实现液压传感的方法及装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110108572 CN102261978B (zh) 2011-04-28 2011-04-28 基于双芯双孔光纤实现液压传感的方法及装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102261978A CN102261978A (zh) 2011-11-30
CN102261978B true CN102261978B (zh) 2013-01-30

Family

ID=45008695

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110108572 Expired - Fee Related CN102261978B (zh) 2011-04-28 2011-04-28 基于双芯双孔光纤实现液压传感的方法及装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102261978B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103134533B (zh) * 2011-12-02 2017-08-22 西安金和光学科技有限公司 基于双通道的分布式光纤传感装置及其运行方法
CN107877676B (zh) * 2016-06-18 2019-05-21 江苏光谷通信设备有限公司 一种双孔结构光纤连接头的制造方法
CN107015310B (zh) * 2017-05-11 2020-06-30 武汉市艾玻睿光电科技有限公司 一种基于多芯光纤偏芯熔接的多通道干涉仪及其制备方法
CN108303399B (zh) * 2018-01-06 2019-04-19 浙江昌亮消防科技有限公司 一种双芯光纤双路表面等离子体共振传感器
CN112629744A (zh) * 2020-12-03 2021-04-09 国网黑龙江省电力有限公司电力科学研究院 一种基于级联光纤珐珀干涉计的气压传感器

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996012980A1 (en) * 1994-10-24 1996-05-02 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Splicing an optical fiber having twin cores and a fiber having a single core
CN1269881A (zh) * 1997-07-07 2000-10-11 施卢默格海外有限公司 光纤压力传感器以及包括这种压力传感器的压力传感系统
JP2002023014A (ja) * 2000-07-12 2002-01-23 Sony Corp 光ファイバケーブル及び光通信装置
US7352474B2 (en) * 2004-01-21 2008-04-01 Georgia Tech Research Corporation Interferometric optical tomography
EP2110652A2 (en) * 2008-04-16 2009-10-21 OFS Fitel, LLC Multi-core fiber grating sensor

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6055305A (ja) * 1983-09-07 1985-03-30 Furukawa Electric Co Ltd:The ツインコア光フアイバ
JPH11142702A (ja) * 1997-11-13 1999-05-28 Sumitomo Electric Ind Ltd 光ケーブル及びその布設方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996012980A1 (en) * 1994-10-24 1996-05-02 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson Splicing an optical fiber having twin cores and a fiber having a single core
CN1269881A (zh) * 1997-07-07 2000-10-11 施卢默格海外有限公司 光纤压力传感器以及包括这种压力传感器的压力传感系统
JP2002023014A (ja) * 2000-07-12 2002-01-23 Sony Corp 光ファイバケーブル及び光通信装置
US7352474B2 (en) * 2004-01-21 2008-04-01 Georgia Tech Research Corporation Interferometric optical tomography
EP2110652A2 (en) * 2008-04-16 2009-10-21 OFS Fitel, LLC Multi-core fiber grating sensor

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
邹毅等.双芯光纤及其应用.《电子技术》.2008,(第07期), *

Also Published As

Publication number Publication date
CN102261978A (zh) 2011-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102261965B (zh) 基于双芯光纤的温度传感方法及装置
CN101598773B (zh) 一种磁感应强度传感头及磁感应强度测量方法及其装置
CN101839759B (zh) 一种少模光纤倾斜光栅振动传感系统
CN102261978B (zh) 基于双芯双孔光纤实现液压传感的方法及装置
CN105371785B (zh) 一种曲率测量方法
CN104792402B (zh) 一种基于光纤萨格纳克干涉仪的声波传感测量装置
CN104132756B (zh) 一种利用正交偏振模双峰反射谱的光子晶体光纤光栅的压力传感方法
CN104316106A (zh) 一种基于马赫增德尔干涉和光纤布拉格光栅的光纤传感器
CN203587177U (zh) 光纤液位传感器
CN105093136A (zh) 一种全光纤微弱磁场测量装置
CN103308082A (zh) 一种单环镶嵌谐振腔耦合m-z干涉仪的传感结构
CN203657934U (zh) 基于Sagnac环的反射型长周期光纤光栅温度和折射率双参数传感装置
CN105043264A (zh) 基于宏弯损耗效应的光纤位移传感器
CN105387968A (zh) 光纤包层表面Bragg光栅温度自补偿压力传感器
CN102998039A (zh) 基于光纤环镜的保偏光纤的应力、扭曲同时测量的传感器
CN103293606A (zh) 光纤适配器和光纤连接器消光比测量方法
CN103344608A (zh) 非对称型高灵敏度双光纤环耦合m-z干涉仪折射率传感器
CN104614093B (zh) 一种弯曲不敏感的分布式布里渊光纤温度和应变传感器
CN102364313A (zh) 基于球形端面光纤微麦克逊干涉的高温传感方法
CN202066638U (zh) 基于双芯双孔光纤实现液压传感的装置
CN102393272B (zh) 基于锥形光纤的光纤布拉格光栅液压传感方法
CN201903554U (zh) 使用多模干涉sms结构作为边缘滤波器的fbg加速度传感器
CN102507076B (zh) 基于镀金光纤传感头的液压传感方法
CN102507075B (zh) 基于光纤fp干涉的新型液压传感方法
CN202329913U (zh) 基于光纤fp干涉的新型液压传感装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20130130

Termination date: 20140428