CN103868467A - 一种消除温度影响的光纤应变传感器 - Google Patents

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王良明
陆飞勇
杜子超
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Abstract

本发明涉及一种消除温度影响的光纤应变传感器，包括依次顺序连接的光源、输入光纤、双芯光纤、输出光纤和光谱分析仪，所述双芯光纤的中部设有空气层，所述双芯光纤上位于空气层的两侧对称设有纤芯。本发明的有益效果为：本发明以双芯光纤为基质，具有全光纤结构，体积和重量相比传统光纤应变传感器都大大减小；由于两个干涉臂在同一根光纤中，消除了温度对传感器的影响；干涉臂中间的空气层阻止了光在两纤芯之间的耦合，提高了传感器的灵敏度。

Description

一种消除温度影响的光纤应变传感器
技术领域
本发明涉及一种消除温度影响的光纤应变传感器。
背景技术
目前，市场上应变传感器普遍存有以下不足之处：制作复杂，生产成本较大，灵敏度较低，对光源的相干性要求比较高，温度稳定性差，因此目前的光纤传感器需要进行温度补偿。
发明内容
本发明的目的是提供一种消除温度影响的光纤应变传感器，以克服目前现有技术存在的上述不足。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现：
一种消除温度影响的光纤应变传感器，包括依次顺序连接的光源、输入光纤、双芯光纤、输出光纤和光谱分析仪，所述双芯光纤的中部设有空气层，所述双芯光纤上位于空气层的两侧对称设有纤芯。
进一步的，所述输入光纤为多模输入光纤，所述输出光纤为多模输出光纤。
可选择的，所述输入光纤还可以为单模输入光纤，所述输出光纤还可以为单模输出光纤。
可选择的，所述输入光纤还可以为相互连接的单模输入光纤和自聚焦透镜，所述输出光纤还可以为相互连接的自聚焦透镜和单模输出光纤，所述双芯光纤的两端均与所述自聚焦透镜连接。
进一步的，所述输入光纤与双芯光纤、双芯光纤与输出光纤的连接处均设有环氧树脂密封圈。
本发明的有益效果为：本发明以双芯光纤为基质，具有全光纤结构，体积和重量相比传统光纤应变传感器都大大减小；由于两个干涉臂在同一根光纤中，消除了温度对传感器的影响；干涉臂中间的空气层阻止了光在两纤芯之间的耦合，提高了传感器的灵敏度。
附图说明
下面根据附图对本发明作进一步详细说明。
图1是本发明实施例所述的一种消除温度影响的光纤应变传感器的结构示意图之一；
图2是图一所示双芯光纤的A向视图；
图3是本发明实施例所述的一种消除温度影响的光纤应变传感器的结构示意图之二；
图4是本发明实施例所述的一种消除温度影响的光纤应变传感器的结构示意图之三。
图中：
1、光源；2、输入光纤；3、双芯光纤；4、输出光纤；5、光谱分析仪；6、空气层；7、纤芯；8、环氧树脂密封圈。
具体实施方式
如图1-2所示，本发明实施例所述的一种消除温度影响的光纤应变传感器，包括依次顺序连接的光源1、输入光纤2、双芯光纤3、输出光纤4和光谱分析仪5，所述双芯光纤3的中部设有空气层6，所述双芯光纤3上位于空气层6的两侧对称设有纤芯7。输入光纤2为多模输入光纤，输出光纤4为多模输出光纤，双芯光纤3的两端通过光纤熔接机分别与多模输入光纤、多模输出光纤进行熔接，两纤芯7之间用激光器切割为空气层6，将光纤连接区进行清洗，然后用环氧树脂密封圈8进行封装固化。
光源1发出光信号，经过多模输入光纤进入双芯光纤3，分别输入到双芯光纤3的两个纤芯7内，形成相干光，这时双芯光纤3的两个纤芯7为传感器的两个干涉臂，由于两个纤芯7之间设置了空气层6，阻止了光在两纤芯7之间的耦合。两路光信号经过双芯光纤3的另一端后，输出到多模输出光纤，形成干涉光，经过光谱分析仪5完成对干涉信号的检测。
本实施例所述的光源1为白光光源，多模输入光纤和多模输出光纤的长度均为30m，双芯光纤3的长度为500m，多模输入光纤纤芯和多模输出光纤纤芯的直径均为62.5μm，双芯光纤3的纤芯7直径均为50μm，双芯光纤3的两个纤芯7的边沿最近距离为50μm；空气层6的长度为490m，宽度为30μm。
如图3所示，输入光纤2为单模输入光纤，输出光纤4为单模输出光纤，双芯光纤3的两端通过光纤熔接机分别与单模输入光纤、单模输出光纤进行熔接，两纤芯7之间用激光器切割为空气层6，将光纤连接区进行清洗，然后用环氧树脂密封圈8进行封装固化。
光源1发出光信号，经过单模输入光纤进入双芯光纤3，分别耦合到两个纤芯7，形成相干光，这时两个纤芯7为传感器的两个干涉臂，由于两纤芯7之间设计了空气层6，阻止了光在两纤芯7之间的耦合，两路光信号经过双芯光纤3的另一端后，耦合到单模输出光纤，形成干涉光，经过光谱分析仪5完成对干涉信号的检测。
本实施例所述的光源1为激光光源，单模输入光纤和单模输出光纤的长度分别为30m和60m，双芯光纤3的长度为50km，单模输入光纤纤芯和单模输出光纤纤芯的直径均为9μm，双芯光纤3的两个纤芯7的直径均为100μm，双芯光纤3的两个纤芯7的边沿最近距离为90μm；空气层6的长度为49km，宽度为70μm。
如图4所示，输入光纤2包括单模输入光纤和自聚焦透镜，输出光纤4包括自聚焦透镜和单模输出光纤，单模输入光纤和双芯光纤3通过自聚焦透镜连接，双芯光纤3和单模输出光纤也通过自聚焦透镜连接。
光源1发出光信号，经过单模输入光纤进入自聚焦透镜，通过自聚焦透镜变成平行光线，即自聚焦透镜实现了准直的作用；平行光线分别输入到双芯光纤3的两个纤芯7，形成相干光，这时双芯光,3的两纤芯7为传感器的两个干涉臂，由于两纤7之间设计了空气层6，阻止了光在两纤芯7之间的耦合，然后经过双芯光纤3的另一端输出到自聚焦透镜，平行光线汇聚后输出到单模输出光纤，形成干涉光，即自聚焦透镜实现了聚焦的作用；最后经过光谱分析仪5完成对干涉信号的检测。
本实施例所述的光源1为宽带光源，自聚焦透镜为四分之一节距的自聚焦透镜，单模输入光纤和单模输出光纤的长度分别为30m和50m，双芯光纤3的长度为200km，单模输入光纤纤芯的直径和单模输出光纤纤芯的直径均为9μm,双芯光纤3的两个纤芯7的直径均为400μm，双芯光纤3的两个纤芯7的边沿最近距离为100μm；空气层6的长度为199km，宽度为70μm。
本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种消除温度影响的光纤应变传感器，包括依次顺序连接的光源（1）、输入光纤（2）、双芯光纤（3）、输出光纤（4）和光谱分析仪（5），其特征在于：所述双芯光纤（3）的中部设有空气层（6），所述双芯光纤（3）上位于空气层（6）的两侧对称设有纤芯（7）。
2.根据权利要求1所述的一种消除温度影响的光纤应变传感器，其特征在于：所述输入光纤（2）为多模输入光纤；所述输出光纤（4）为多模输出光纤。
3.根据权利要求1所述的一种消除温度影响的光纤应变传感器，其特征在于：所述输入光纤（2）为单模输入光纤，所述输出光纤（4）为单模输出光纤。
4.根据权利要求1所述的一种消除温度影响的光纤应变传感器，其特征在于：所述输入光纤（2）为相互连接的单模输入光纤和自聚焦透镜。
5.根据权利要求4所述的一种消除温度影响的光纤应变传感器，其特征在于：所述输出光纤（4）为相互连接的自聚焦透镜和单模输出光纤。
6.根据权利要求5所述的一种消除温度影响的光纤应变传感器，其特征在于：所述双芯光纤（3）的两端分别与所述自聚焦透镜连接。
7.根据权利要求1或2所述的一种消除温度影响的光纤应变传感器，其特征在于：所述输入光纤（2）与双芯光纤（3）以及双芯光纤（3）与输出光纤（4）的连接处均设有环氧树脂密封圈（8）。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006064761A (ja) * 2004-08-24 2006-03-09 Shimizu Corp 歪センサ用複芯型光ファイバケーブル
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CN102221343A (zh) * 2011-06-03 2011-10-19 大连理工大学 基于可调分光比光纤全谱反射镜的准分布白光干涉应变传感系统
CN203259128U (zh) * 2013-05-15 2013-10-30 宁波良和路桥科技有限公司 一种消除温度影响的光纤应变传感器

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