CN102507076A - 基于镀金光纤传感头的液压传感方法 - Google Patents

基于镀金光纤传感头的液压传感方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102507076A
CN102507076A CN2011103156041A CN201110315604A CN102507076A CN 102507076 A CN102507076 A CN 102507076A CN 2011103156041 A CN2011103156041 A CN 2011103156041A CN 201110315604 A CN201110315604 A CN 201110315604A CN 102507076 A CN102507076 A CN 102507076A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gold
optical fiber
plated
port
hydraulic pressure
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.)
Granted
Application number
CN2011103156041A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102507076B (zh
Inventor
陈达如
胡顾锋
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 201110315604 priority Critical patent/CN102507076B/zh
Publication of CN102507076A publication Critical patent/CN102507076A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102507076B publication Critical patent/CN102507076B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

本发明公开了基于镀金光纤传感头的液压传感方法。目前方法灵敏度不高。本发明首先确定宽带光源、三端口光耦合器、光谱分析仪和镀金光纤传感头；然后将上述器件按照测量方案连接，最后将镀金光纤传感头置于需要测量液压的液体环境。通过光谱分析仪测量干涉峰值对应的波长的漂移，从而计算液压。本发明具有不受电磁干扰、价格低廉、结构紧凑、制作工艺简单、高灵敏度、适合医疗应用等优点。

Description

基于镀金光纤传感头的液压传感方法
技术领域
本发明属于光纤传感技术领域，涉及一种基于镀金光纤传感头的液压传感方法。
背景技术
光纤的出现带来了人类通信和信息技术的革命性发展。在传感领域，光纤可以作为传感单位，通过在其中传播的光的特性来实现对外界物理量的传感，以此为基础的光纤传感技术已经得到广泛的重视。光纤传感技术在生物、医学、航天、航空、机械、石化、建筑、高铁、桥梁、国防工业等领域具有重要的应用潜力。
在光纤液压传感技术领域，目前发展比较成熟的是光纤布拉格光栅液压传感技术，改技术主要依赖于液压环境下光纤布拉格光栅反射波长的变化来实现液压传感，尽管做到很大的测量范围（几百兆帕），但是灵敏度不高。因此，发明一种基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，提出了基于一种基于镀金光纤传感头的液压传感方法。
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1500nm至1600nm的宽带光源、一个三端口光耦合器、一个工作波长覆盖1500nm至1600nm的光谱分析仪和一个镀金光纤传感头；
步骤(2)将宽带光源的输出端口和三端口光耦合器的第一个端口光纤连接；将该三端口光耦合器的第二个端口和光谱分析仪的输入端口光纤连接；将该三端口光耦合器的第三个端口和镀金光纤传感头光纤连接。所说的镀金光纤传感头有两段单模光纤和镀金薄膜组成。将一段长度不限的单模光纤和另外一段长度为L（5～50毫米）的单模光纤错位h（2～6微米）相熔接，将长度为L的单模光纤进行镀金，镀金厚度大于1微米。
当宽带光经过两段单模光纤的熔接点的时候，将在长度为L的单模光纤分成在外围的包层模式和中间的芯层模式两部分的光；之后在镀金的光纤端面的反射作用之下，两部分的光回到单模光纤熔接点的时候形成了干涉，最后在光谱分析仪上可以测出干涉光谱，其干涉峰值对应的波长为
其中为长度为L的单模光纤包层模式的有效折射率，
Figure 2011103156041100002DEST_PATH_IMAGE003
为长度为L的单模光纤芯层模式的有效折射率。由于L，
Figure 574697DEST_PATH_IMAGE002
，
Figure 841731DEST_PATH_IMAGE003
均为液压的函数，因此液压变化的时候就会引起干涉峰值对应的波长
Figure 978314DEST_PATH_IMAGE004
的漂移，当我们从光谱分析仪测量获得波长
Figure 647193DEST_PATH_IMAGE004
有漂移量
Figure 2011103156041100002DEST_PATH_IMAGE005
的时候，就可以得到液压的数值为：
Figure 578240DEST_PATH_IMAGE006
其中
Figure 2011103156041100002DEST_PATH_IMAGE007
为常数，可以根据单模光纤参数计算出来。因此，可以通过测量干涉峰值对应的波长的漂移来确定施加在镀金光纤传感头上的液压。
步骤(3)将镀金光纤传感头置入需要测量液压的液体环境。通过光谱分析仪测量干涉峰值对应的波长的漂移，从而计算液压。
本发明主要适用于测量液体中的液压，利用了镀金光纤传感头的干涉峰值波长随液压变化的特性，通过的干涉峰值波长的漂移量来确定液压数值大小，实现了液压传感。本发明具有不受电磁干扰、价格低廉、结构紧凑、制作工艺简单、高灵敏度本、适合医疗应用等优点。
附图说明
图1为本发明中光学器件连接结构示意图；
图2为镀金光纤传感头示意图；
图3为利用本发明测量所得的结果示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，基于镀金光纤传感头的液压传感装置包括一个宽带光源1、一个三端口光耦合器2、一个光谱分析仪3和一个镀金光纤传感头4。
将宽带光源1的输出端口和三端口光耦合器2的第一个端口光纤连接；将该三端口光耦合器2的第二个端口和光谱分析仪3的输入端口光纤连接；将该三端口光耦合器2的第三个端口和镀金光纤传感头4光纤连接。所说的镀金光纤传感头4由一段长度不限的单模光纤5、一段长度为L（5～50毫米）的单模光纤6和镀金薄膜7组成。将一段长度不限的单模光纤5和另外一段长度为L（5～50毫米）的单模光纤6错位h（2～6微米）相熔接，将长度为L的单模光纤进行镀金，镀金薄膜7厚度大于1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1500nm至1600nm的宽带光源1、一个三端口光耦合器2、一个工作波长覆盖1500nm至1600nm的光谱分析仪3和一个镀金光纤传感头4；
(2)将宽带光源1的输出端口和三端口光耦合器2的第一个端口光纤连接；将该三端口光耦合器2的第二个端口和光谱分析仪3的输入端口光纤连接；将该三端口光耦合器2的第三个端口和镀金光纤传感头4光纤连接。
(3)将镀金光纤传感头4置入需要测量液压的液体环境。通过光谱分析仪3测量干涉峰值对应的波长的漂移，根据公式
Figure 270252DEST_PATH_IMAGE006
计算确定液压。具体测量结果如图3所示。
本发明利用了普通的单模光纤错位熔接的技术实现了干涉光谱的获得，利用镀金技术提供了液压传感的灵敏度，并避免了外界液体对光纤传感的影响。本发明具有不受电磁干扰、价格低廉、结构紧凑、制作工艺简单、高灵敏度、适合医疗应用等优点。

Claims (1)

1.基于镀金光纤传感头的液压传感方法，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1500nm至1600nm的宽带光源、一个三端口光耦合器、一个工作波长覆盖1500nm至1600nm的光谱分析仪和一个镀金光纤传感头；
所述的镀金光纤传感头由两段单模光纤和镀金薄膜组成，其具体制作方法是：将一段长度不限的单模光纤和另外一段长度为L的单模光纤错位h微米相熔接，将长度为L的单模光纤进行镀金，镀金厚度大于1微米，其中5毫米≤L≤50毫米， 2微米≤h≤6微米；
步骤(2)将宽带光源的输出端口和三端口光耦合器的第一个端口光纤连接；将该三端口光耦合器的第二个端口和光谱分析仪的输入端口光纤连接；将该三端口光耦合器的第三个端口和镀金光纤传感头光纤连接；
当宽带光经过两段单模光纤的熔接点的时候，将在长度为L的单模光纤分成在外围的包层模式和中间的芯层模式两部分的光；之后在镀金的光纤端面的反射作用之下，两部分的光回到单模光纤熔接点的时候形成了干涉，最后在光谱分析仪上可以测出干涉光谱，其干涉峰值对应的波长                                               
Figure 2011103156041100001DEST_PATH_IMAGE002
为：
其中为长度为L的单模光纤包层模式的有效折射率，
Figure 2011103156041100001DEST_PATH_IMAGE008
为长度为L的单模光纤芯层模式的有效折射率；由于L，
Figure 736268DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 695871DEST_PATH_IMAGE008
均为液压的函数，因此液压变化的时候就会引起干涉峰值对应的波长的漂移，从光谱分析仪测量获得波长
Figure 63399DEST_PATH_IMAGE010
有漂移量
Figure 2011103156041100001DEST_PATH_IMAGE012
的时候，就可以得到液压的数值为：
其中
Figure 2011103156041100001DEST_PATH_IMAGE016
为常数，可以根据单模光纤参数计算出来；因此，可以通过测量干涉峰值对应的波长的漂移来确定施加在镀金光纤传感头上的液压；
步骤(3)将镀金光纤传感头置入需要测量液压的液体环境，通过光谱分析仪测量干涉峰值对应的波长的漂移，从而计算液压。
CN 201110315604 2011-10-18 2011-10-18 基于镀金光纤传感头的液压传感方法 Expired - Fee Related CN102507076B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110315604 CN102507076B (zh) 2011-10-18 2011-10-18 基于镀金光纤传感头的液压传感方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN 201110315604 CN102507076B (zh) 2011-10-18 2011-10-18 基于镀金光纤传感头的液压传感方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102507076A true CN102507076A (zh) 2012-06-20
CN102507076B CN102507076B (zh) 2013-08-07

Family

ID=46219183

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN 201110315604 Expired - Fee Related CN102507076B (zh) 2011-10-18 2011-10-18 基于镀金光纤传感头的液压传感方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102507076B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106802201A (zh) * 2017-03-10 2017-06-06 中国计量大学 一种基于法布里‑珀罗微腔的光纤应力传感装置
CN108645444A (zh) * 2018-05-14 2018-10-12 南昌航空大学 基于单个球形熔接的光纤探头式的温度与应力传感器
CN113029426A (zh) * 2020-12-07 2021-06-25 北京信息科技大学 一种飞秒激光直写fbg的金属镀膜气压测试方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57128827A (en) * 1981-02-03 1982-08-10 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Method for measurement of off-center rate of core of optical fiber
CN1076023A (zh) * 1992-10-12 1993-09-08 郑刚 一种全光纤多功能传感器
CN101614601A (zh) * 2009-08-10 2009-12-30 重庆大学 光纤内集成式微型迈克尔逊干涉传感器及其制作方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS57128827A (en) * 1981-02-03 1982-08-10 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Method for measurement of off-center rate of core of optical fiber
CN1076023A (zh) * 1992-10-12 1993-09-08 郑刚 一种全光纤多功能传感器
CN101614601A (zh) * 2009-08-10 2009-12-30 重庆大学 光纤内集成式微型迈克尔逊干涉传感器及其制作方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106802201A (zh) * 2017-03-10 2017-06-06 中国计量大学 一种基于法布里‑珀罗微腔的光纤应力传感装置
CN108645444A (zh) * 2018-05-14 2018-10-12 南昌航空大学 基于单个球形熔接的光纤探头式的温度与应力传感器
CN113029426A (zh) * 2020-12-07 2021-06-25 北京信息科技大学 一种飞秒激光直写fbg的金属镀膜气压测试方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102507076B (zh) 2013-08-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100437036C (zh) 同时测量液体温度和折射率的光纤传感装置
CN102261965B (zh) 基于双芯光纤的温度传感方法及装置
CN106052727B (zh) 一种基于光纤微型法布里-珀罗腔的传感器装置
CN203287311U (zh) 一种基于双锥型细芯单模光纤的透射式光纤湿度传感器
CN103969221A (zh) 基于单模-细芯-多模-单模结构的光纤折射率传感器
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
CN103528609A (zh) 复合干涉型的多参量光纤传感器
CN204556023U (zh) 基于保偏光纤的双参量光纤传感器
CN204881905U (zh) 一种球形结构光纤的温度传感器
CN102507076B (zh) 基于镀金光纤传感头的液压传感方法
CN114137273B (zh) Fbg级联光纤复合结构的消除温度敏感电流传感装置
CN102261978B (zh) 基于双芯双孔光纤实现液压传感的方法及装置
CN203224440U (zh) 一种基于多模干涉msm结构的湿度传感器
CN102364313B (zh) 基于球形端面光纤微麦克逊干涉的高温传感方法
CN102147362B (zh) 一种基于锥形腐蚀的温度自补偿fbg折射率传感器
CN108918466A (zh) 一种基于光纤线内分束器的多重迈克尔逊干涉仪
CN110017925B (zh) 一种基于m-z结构的波导压力传感器及检测方法
CN208458685U (zh) 一种基于Sagnac环的扭转传感器
CN114137446B (zh) Fbg级联光纤复合结构的消除温度敏感磁场传感装置
CN202024961U (zh) 一种基于锥形腐蚀的温度自补偿fbg折射率传感器
CN102507075B (zh) 基于光纤fp干涉的新型液压传感方法
CN102393272B (zh) 基于锥形光纤的光纤布拉格光栅液压传感方法
CN103076303A (zh) 一种基于边孔单模光纤的应力长周期光纤光栅液体折射率传感器
CN110986819B (zh) 一种法珀腔型光纤曲率传感探头及其制作方法
CN202329914U (zh) 基于镀金光纤传感头的液压传感装置

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: 20130807

Termination date: 20131018