CN105241541B - 一种基于光纤布拉格光栅的膜片式高精细度法布里‑珀罗光纤声压传感器 - Google Patents
一种基于光纤布拉格光栅的膜片式高精细度法布里‑珀罗光纤声压传感器 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105241541B CN105241541B CN201510696098.3A CN201510696098A CN105241541B CN 105241541 B CN105241541 B CN 105241541B CN 201510696098 A CN201510696098 A CN 201510696098A CN 105241541 B CN105241541 B CN 105241541B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fiber
- face
- bragg grating
- optical fiber
- grating fbg
- 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.)
- Active
Links
Abstract
一种基于FBG的膜片式高精细度F‑P光纤声压传感器,属于光纤传感器技术领域。本发明为了解决传统F‑P光纤声压传感器存在的缺陷。包括写入光纤内的FBG,光纤,正对光纤端面的准直透镜,带尾纤套筒,固定准直透镜和带尾纤套筒的套管,安装在套管端面的敏感膜片;FBG和敏感膜片构成F‑P腔的一对反射镜,FBG至出射端面,准直透镜,准直透镜至敏感膜片的空气腔组成了F‑P的腔长;敏感膜片使光纤传感器具有非常高的灵敏度,该传感器的输出信号采用相位解调方法进行解调,对温度变化和激光波长漂移具有很强的抗干扰能力。
Description
技术领域
本发明涉及一种法布里-珀罗压力传感器,具体涉及一种基于光纤布拉格光栅的膜片式高精细度法布里-珀罗光纤声压传感器,属于光纤传感器技术领域。
背景技术
光纤传感器技术是随着光纤的发展和光纤通信而慢慢形成的一门新兴技术。它是以光作为载体,并且以光纤作为传输介质,对被测参数实现传感。
传统的膜片式非本征型法布里-珀罗传感器在光纤端面镀上一层高反射膜,作为一个高反射镜,敏感膜片作为另一个反射镜,两个反射镜组成法布里-珀罗腔,可以实现对外界信号的干涉测量。传统的膜片式非本征的法布里-珀罗传感器腔长较短,干涉腔的微小加工误差对解调结果影响很大,因此干涉腔腔长的加工重复性难度较大;当环境温度变化时,会引起干涉腔腔长的缓慢变化,使解调结果稳定度和精度变差;波长漂移等干扰因素也会影响传统的膜片式非本征型法布里-珀罗传感器的解调精度和稳定度;传统的膜片式非本征的法布里-珀罗传感器在组装时要求两个反射镜平行,因此组装困难。
发明内容
在下文中给出了关于本发明的简要概述,以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解,这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分,也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念,以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
鉴于此,根据本发明的一个方面,提供了一种基于光纤布拉格光栅的膜片式高精细度法布里-珀罗光纤声压传感器,以克服上述传统的膜片式非本征的法布里-珀罗传感器缺点。
本发明提出的一种基于光纤布拉格光栅的膜片式高精细度法布里-珀罗光纤声压传感器,包括写入光纤内的光纤布拉格光栅,敏感膜片,正对光纤出射端面的准直透镜,带尾纤套筒,光纤,套管;
所述的套管的一端端面上设置敏感膜片,套管内固定准直透镜和带尾纤套筒,带尾纤套筒的尾纤穿出套管的另一端与光纤连接;
所述的光纤布拉格光栅和敏感膜片构成法布里-珀罗腔的一对反射镜;
所述的光纤布拉格光栅至光纤出射端面,准直透镜,以及准直透镜至敏感膜片的空气腔共同组成了法布里-珀罗的腔长。
本发明的传感器对温度变化和激光器波长缓慢漂移不敏感。
本发明的传感器干涉腔的腔长加工重复性好。
本发明的传感器干涉腔的反射镜平行度高。
对上述的一种基于光纤布拉格光栅的膜片式高精细度法布里-珀罗光纤声压传感器具体优化设计,所述的光纤布拉格光栅距离光纤出射端面6米,准直透镜距离敏感膜片为微米量级。
对上述的一种基于光纤布拉格光栅的膜片式高精细度法布里-珀罗光纤声压传感器具体优化设计,所述的光纤出射端面有一个倾角。如此设置,避免在空气腔发生自干涉。
对上述的一种基于光纤布拉格光栅的膜片式高精细度法布里-珀罗光纤声压传感器具体优化设计,所述的光纤布拉格光栅的反射率为85%以上。
对上述的一种基于光纤布拉格光栅的膜片式高精细度法布里-珀罗光纤声压传感器具体优化设计,所述的敏感膜片的厚度100纳米至1微米,直径大小为150纳米至2.5毫米,对波长为1550纳米的光波反射率大于85%。
对上述的一种基于光纤布拉格光栅的膜片式高精细度法布里-珀罗光纤声压传感器具体优化设计,所述的准直透镜端面上镀上一层增透膜。通过准直透镜减小光强在空气腔的损耗,保持和光纤布拉格光栅相同的反射率。
对上述的一种基于光纤布拉格光栅的膜片式高精细度法布里-珀罗光纤声压传感器具体优化设计,传感器的输出信号采用PGC相位解调系统进行信号解调。
本发明所达到的效果为:
本发明提供了一种基于光纤布拉格光栅的膜片式高精细度法布里-珀罗光纤声压传感器,光纤布拉格光栅和敏感膜片构成一对反射镜,光纤布拉格光栅至光纤出射端面,准直透镜,以及准直透镜至敏感膜片的空气腔共同组成了法布里-珀罗的腔长,传感器采用相位方法进行解调,解调结果受温度的影响较小,对激光器波长漂移等缓变因素不敏感;该传感器采用敏感膜片测量外界声压,传感器腔长较长,干涉腔的腔长加工重复性好,且干涉腔的反射镜平行度高,且其反射镜易于进行组装,解调结果具有较好的精度和稳定度。
附图说明
图1是本发明一种基于光纤布拉格光栅的膜片式高精细度法布里-珀罗光纤声压传感器具体实施的截面示意图;
图2是本发明一种基于光纤布拉格光栅的膜片式高精细度法布里-珀罗光纤声压传感器采用相位解调方法的解调系统示意图;
图中:1光纤布拉格光栅、2敏感膜片、3准直透镜、4带尾纤套筒、5光纤、6套管、7第二光电转换器、7′第一光电转换器。
具体实施方式
在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见,在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而,应该了解,在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定,以便实现开发人员的具体目标,例如,符合与系统及业务相关的那些限制条件,并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外,还应该了解,虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的,但对得益于本发明公开内容的本领域技术人员来说,这种开发工作仅仅是例行的任务。
在此,还需要说明的一点是,为了避免因不必要的细节而模糊了本发明,在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤,而省略了与本发明关系不大的其他细节。
本发明的实施例提供了一种基于光纤布拉格光栅的膜片式高精细度法布里-珀罗光纤声压传感器,采用PGC相位解调系统进行信号解调。传感器结构示意图如图1所示,PGC相位解调系统如图2所示。该光纤传感器包括写入光纤内的光纤布拉格光栅1,光纤5,正对光纤出射端面的准直透镜3,带尾纤套筒4,固定准直透镜3和带尾纤套筒4的套管6,在套管6端面设置敏感膜片2。所述的光纤布拉格光栅1,距离光纤出射端面为6米,光纤布拉格光栅1构成了法布里-珀罗光纤传感器的一个反射镜;所述的准直透镜3,距离敏感膜片为微米量级,敏感膜片构成法布里-珀罗光纤传感器的另一个反射镜;所述的准直透镜3,减小了空气腔光强的损耗,使敏感膜片2具有与光纤布拉格光栅1相同的高反射率;所述的光纤出射端面有一个倾角,可以避免光纤出射端面和敏感膜片发生干涉;所述的套管6用于固定带尾纤套筒4和准直透镜3。
本实施例的基于光纤布拉格光栅的膜片式法布里-珀罗光纤传感器,所述的相位解调系统如图2所示。具体为:光源发出的光线经过1:4耦合器后,较弱的光束I接入PD1,较强的光束接入1:1耦合器,在探头内发生干涉,干涉信号I’接入PD2,较弱的光束I与干涉信号I’进行相减和相除操作后接入PGC相位解调模块。所述的相位解调灵敏度高,抗干扰能力强,同时使光纤传感器对温度变化不敏感。
虽然本发明所揭示的实施方式如上,但其内容只是为了便于理解本发明的技术方案而采用的实施方式,并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员,在不脱离本发明所揭示的核心技术方案的前提下,可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化,但本发明所限定的保护范围,仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。
Claims (1)
1.一种基于光纤布拉格光栅的膜片式法布里-珀罗光纤声压传感器,其特征在于:包括写入光纤(5)内的光纤布拉格光栅(1),敏感膜片(2),正对光纤出射端面的准直透镜(3),带尾纤套筒(4),光纤(5),套管(6);
套管(6)的一端端面上设置敏感膜片(2),套管(6)内固定准直透镜(3)和带尾纤套筒(4),带尾纤套筒(4)的尾纤穿出套管(6)的另一端与光纤(5)连接;
所述的光纤布拉格光栅(1)和敏感膜片(2)构成法布里-珀罗腔的一对反射镜;
所述的光纤布拉格光栅(1)至光纤出射端面,准直透镜(3),以及准直透镜(3)至敏感膜片(2)的空气腔共同组成了法布里-珀罗的腔长;所述的光纤布拉格光栅(1)距离光纤出射端面6米,准直透镜(3)距离敏感膜片(2)为微米量级;所述的光纤出射端面有一个倾角;所述的光纤布拉格光栅(1)的反射率为85%以上;所述的敏感膜片(3)的厚度100纳米至1微米,直径大小为150纳米至2.5毫米,对波长为1550纳米的光波反射率大于85%;所述的准直透镜(3)端面上镀上一层增透膜;传感器的输出信号采用PGC相位解调系统进行信号解调。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510696098.3A CN105241541B (zh) | 2015-10-22 | 2015-10-22 | 一种基于光纤布拉格光栅的膜片式高精细度法布里‑珀罗光纤声压传感器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201510696098.3A CN105241541B (zh) | 2015-10-22 | 2015-10-22 | 一种基于光纤布拉格光栅的膜片式高精细度法布里‑珀罗光纤声压传感器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN105241541A CN105241541A (zh) | 2016-01-13 |
CN105241541B true CN105241541B (zh) | 2018-02-13 |
Family
ID=55039267
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201510696098.3A Active CN105241541B (zh) | 2015-10-22 | 2015-10-22 | 一种基于光纤布拉格光栅的膜片式高精细度法布里‑珀罗光纤声压传感器 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN105241541B (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110207806A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-09-06 | 国网上海市电力公司 | 一种斜角端面光纤振动传感器及其测量振动的方法 |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106443373B (zh) * | 2016-09-13 | 2017-12-05 | 西北大学 | 非接触型光纤超声传感器 |
CN106500890B (zh) * | 2016-11-28 | 2019-08-27 | 重庆大学 | 一种光纤法珀微型力传感器 |
CN107561160B (zh) * | 2017-08-31 | 2020-04-07 | 西北大学 | 一种基于聚四氟乙烯薄膜的高信噪比光纤超声传感器 |
CN108036852B (zh) * | 2017-11-03 | 2019-08-13 | 华中科技大学 | 一种光纤声传感器及多点声波检测装置 |
CN110207807A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-09-06 | 国网上海市电力公司 | 一种光纤振动传感器及其测量振动的方法 |
CN111854923B (zh) * | 2020-07-31 | 2022-05-24 | 重庆邮电大学 | 声波测量系统、悬臂梁式光纤声波传感器解调系统及方法 |
CN112858180B (zh) * | 2021-01-12 | 2022-03-29 | 北京航空航天大学 | 一种可侧向超声激励和探测的一体化光纤式光声探头 |
CN116839639A (zh) * | 2022-03-24 | 2023-10-03 | 华为技术有限公司 | 光纤传感器和检测设备 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3932711A1 (de) * | 1989-09-29 | 1991-04-11 | Siemens Ag | Optischer stosswellensensor |
CN1490598A (zh) * | 2002-10-14 | 2004-04-21 | 上海乐通光通信有限公司 | 光纤传感器 |
CN103528665A (zh) * | 2013-09-29 | 2014-01-22 | 中国电子科技集团公司第二十七研究所 | 一种新型法布里-帕罗干涉型mems声波传感器 |
CN103557929A (zh) * | 2013-11-14 | 2014-02-05 | 北京航空航天大学 | 一种基于石墨烯膜的光纤法珀声压传感器制作方法及其测量方法、装置 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0624103B2 (ja) * | 1987-06-23 | 1994-03-30 | 三菱電機株式会社 | 蛍光表示装置 |
JPH07243902A (ja) * | 1994-03-08 | 1995-09-19 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 光ファイバーパッシブ音響センサー |
-
2015
- 2015-10-22 CN CN201510696098.3A patent/CN105241541B/zh active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3932711A1 (de) * | 1989-09-29 | 1991-04-11 | Siemens Ag | Optischer stosswellensensor |
CN1490598A (zh) * | 2002-10-14 | 2004-04-21 | 上海乐通光通信有限公司 | 光纤传感器 |
CN103528665A (zh) * | 2013-09-29 | 2014-01-22 | 中国电子科技集团公司第二十七研究所 | 一种新型法布里-帕罗干涉型mems声波传感器 |
CN103557929A (zh) * | 2013-11-14 | 2014-02-05 | 北京航空航天大学 | 一种基于石墨烯膜的光纤法珀声压传感器制作方法及其测量方法、装置 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110207806A (zh) * | 2019-07-10 | 2019-09-06 | 国网上海市电力公司 | 一种斜角端面光纤振动传感器及其测量振动的方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN105241541A (zh) | 2016-01-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN105241541B (zh) | 一种基于光纤布拉格光栅的膜片式高精细度法布里‑珀罗光纤声压传感器 | |
CN105242067B (zh) | 一种基于光纤布拉格光栅的膜片式高精细度法布里‑珀罗光纤加速度传感器 | |
CN105181112B (zh) | 一种基于光纤布拉格光栅的膜片式低精细度法布里‑珀罗光纤声压传感器 | |
CN102261924B (zh) | 一种基于实芯光子晶体光纤的法布里-珀罗干涉传感器及其制作方法 | |
US11346770B2 (en) | Optical fiber sensor for salinity and temperature measurement | |
CN104703105B (zh) | 双fp腔光纤声传感探头及其传感系统 | |
CN109238355A (zh) | 光纤分布式动静态参量同时传感测量的装置及方法 | |
ITMI20130138A1 (it) | Sensore ottico per misure di pressione senza contatto. | |
CN105223382B (zh) | 一种基于光纤布拉格光栅的膜片式低精细度法布里‑珀罗光纤加速度传感器 | |
CN111121838A (zh) | 一种倾斜光栅分束的双芯光纤Michelson干涉仪 | |
CN108731840A (zh) | 双腔结构的光纤温度与压力传感器及其制备方法 | |
CN109490235A (zh) | 基于光纤Sagnac环与光纤FP腔级联增敏的光谱探测型气体传感器 | |
CN104634370A (zh) | 一种基于激光器的传感器 | |
CN104634369A (zh) | 一种环形激光器传感器 | |
CN103364014A (zh) | 一种高精细度光纤外腔式法珀干涉型传感器 | |
CN102997848A (zh) | 基于三芯单模光纤光栅的二维位移传感器 | |
CN110617901A (zh) | 一种具有倾角反射面的蓝宝石光纤f-p高温传感器及制备方法和温度传感系统 | |
CN109507132A (zh) | 基于双光纤fp干涉计并联结构的光谱探测型气体传感器 | |
CN109580037A (zh) | 基于光子晶体光纤fp结构的温度传感器及其制作方法 | |
CN112179537A (zh) | 一种基于光纤表面波导的法布里-珀罗干涉仪光纤传感器 | |
CN217466666U (zh) | 一种基于光热效应和波分复用干涉仪的多点气体检测装置 | |
CN110031097A (zh) | 一种全光纤高斯型sled光源光谱平坦化装置 | |
CN111964580B (zh) | 一种基于光杠杆的薄膜位置与角度的检测装置及方法 | |
WO2022166378A1 (zh) | 一种检测条纹对比度变化的迈克尔逊干涉光纤温度传感器 | |
CN109507129A (zh) | 基于fp双腔级联增敏特性的光谱探测型气体传感器 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |