CN106802190B - 一种高灵敏无温度交叉干扰的光纤扭转传感器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高灵敏无温度交叉干扰的光纤扭转传感器，包括第一、二单模光纤、第一、二错位熔接点、第一、二细芯光纤、锥形细芯光纤；第一单模光纤与第一细芯光纤错位熔接的连接点构成第一错位熔接点；锥形细芯光纤的两端分别连接第一和第二细芯光纤；第二细芯光纤和第二单模光纤错位熔接的连接点构成第二错位熔接点。使用时，令第一单模光纤与宽带光源相连，第二单模光纤和光谱仪相连；通过对光谱仪上谐振波长的位置和功率强度进行实时监测，能实现无温度交叉干扰的高灵敏度光纤扭转测量。与现有技术相比，本发明提可实现多物理参数同时测量，高灵敏度、动态范围大、而且还具有结构简单、价格低廉、易于集成等优点。

Description

一种高灵敏无温度交叉干扰的光纤扭转传感器

技术领域

本发明属于光纤扭转测量的技术领域，具体的，涉及一种基于锥形细芯错位熔接结构的无温度交叉干扰的高灵敏度光纤扭转传感器。

背景技术

高灵敏的光纤扭转传感器在结构健康监测中起着十分重要的作用，而现实生活中往往由于温度等外界因素的干扰导致所测扭转灵敏度不准确。因此，实现一种没有温度交叉干扰，并且还可以实时监测温度和扭转的变化的光纤传感器将会在工程领域内得到广泛的应用。相比于普通的电子和机械式的扭转传感器，光纤扭转传感器具有抗电磁干扰、灵敏度高、成本低、易制作、解调方法简单等不可替代的优势。

为了实现结构健康监测中高灵敏无温度交叉干扰的光纤扭转传感器，相关学者针对高灵敏的光纤扭转测量开展了大量卓有成效的工作。主要提出了各种基于特种光纤或单个光器件的测量方法：基于椭圆芯保偏光纤的(PM-Elliptical Core Fiber,PM-ECF)萨格拉克(Sagnac)干涉结构的光纤扭转灵敏度实现了18.60nm/(rad/m)，但其受温度影响会出现温漂的不稳定现象；基于微纳光纤耦合器的萨格拉克环实现了0.16dB/°和0.9nm/°的较高灵敏度光纤扭转测量，其在光纤扭转的测量中谐振波长的强度和位置都会发生变化，不可避免的会受到温度的影响。此外，也有研究人员提出了采用椭圆芯少模光纤(Elliptical-Core Few Mode Fiber，EC-FMF)实现了温度不敏感的光纤扭转传感器，但其扭转灵敏度仅为20μW/°，且其扭转角度的动态测量范围较小。综上所述，光纤扭转测量的解调方法均采用波长或强度解调；但采用波长解调的方法会受外界温度的影响产生温漂，同时，采用强度解调的方法也会有波长的漂移，不能准确的捕捉外界温度的变化量。因此，提出一种没有温度交叉干扰，且还能准确监测温度变化量的光纤扭转传感器具有不言而喻的意义。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷和改进需求，本发明提供了一种高灵敏无温度交叉干扰的光纤扭转传感器，实现温度和扭转的实时监测，克服现有技术存在的温度交叉干扰、扭转灵敏度低和动态测量范围小等技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于锥形细芯光纤错位熔接的没有温度交叉干扰的高灵敏光纤扭转传感器，包括第一单模光纤、第一细芯光纤、锥形细芯光纤、第二细芯光纤和第二单模光纤；

所述第一单模光纤的一端与第一细芯光纤相连，两者之间的错位熔接点作为第一熔接点，错位熔接用于将第一单模光纤中传输的光较为平均的耦合到第一细芯光纤的纤芯和包层中；另一端用于外接宽源光源；第一单模光纤用于将宽带光源发出的光耦合到第一细芯光纤的纤芯中；

所述锥形细芯光纤设在所述第一细芯光纤和所述第二细芯光纤之间，用于将第一细芯光纤的包层中传输的光部分泄漏到外界环境中；所述第二细芯光纤的另一端连接所述第二单模光纤的一端，两者之间的错位熔接点作为第二熔接点，错位熔接用于将第二细芯光纤中纤芯和包层传输的光较为平均的耦合到第二单模光纤的纤芯中；所述第二单模光纤的另一端，作为输出端外接光谱仪；

所述第一熔接点和所述第二熔接点采用光纤轴线方向对称、截面方向错位的熔接方式，与第一细芯光纤、锥形细芯光纤和第二细芯光纤一起形成光纤线内马赫-泽德干涉结构，第一、二细芯光纤与第一、二单模光纤轴线方向对称使得所述细芯光纤中被激发的包层模式数目相对较少，与细芯光纤纤芯形成模式干涉后能形成较为纯净的干涉图样，在垂直于光纤光轴的截面方向错位能使得熔接过程中分配到所述细芯光纤中纤芯和包层的光强较为平均。

进一步的，所述光纤扭转传感器还包括光谱仪，所述光谱仪的输入端连接至所述第二单模光纤的第二端，即光纤扭转传感器的输出端；所述光谱仪用于显示所述光经过第一细芯光纤、锥形细芯光纤和第二细芯光纤形成的锥形细芯光纤错位熔接结构的透射光谱，从而得到马赫-泽德在线干涉图样。

进一步的，所述第一细芯光纤和所述第二细芯光纤的长度均为0.5cm～1cm，不同长度的细芯光纤会使得干涉图样形成不同的自由光谱范围；第一、二细芯光纤的长度越长，自由光谱范围越小。

进一步的，所述第一细芯光纤和所述第二细芯光纤的光纤包层直径为62.5μm～100μm，不同的包层直径使得包层中被激发的包层模式与外界环境接触的难易程度不同，从而影响最终被测温度和扭转的灵敏度，包层越细灵敏度越高。

进一步的，所述第一细芯光纤和所述第二细芯光纤的光纤纤芯直径为1μm～5.6μm，不同的纤芯直径使得从第一单模光纤纤芯耦合到第一细芯光纤纤芯的光功率不同，从而形成不同消光比的干涉图样。所述第一细芯光纤和所述第二细芯光纤的光纤纤芯直径取为1～5.6μm，包层直径取62.5μm～100μm，

进一步的，所述锥形细芯光纤、第一细芯光纤和所述第二细芯光纤是一根光纤整体拉制成的，光纤外径形状为圆柱形；所述锥形细芯光纤是采用氢氧焰对细芯光纤中部加热熔融拉制细芯光纤而成；其中，两端未进行熔融加热拉锥的细芯光纤分别为所述第一细芯光纤和所述第二细芯光纤；所述锥形细芯光纤的锥腰直径为15μm～40μm(选择该直径范围是为了更好的与外界环境接触，提高被测物理量的灵敏度，且锥形细芯光纤中的纤芯和包层都还存在，在光谱仪上还能形成干涉图样，适合于方式更简单的波长和强度解调)；锥腰直径越小，泄漏出包层的包层模式功率越强，所测温度和扭转灵敏度越高；所述锥形细芯光纤的锥区长度为300μm～1000μm，不同长度的锥形细芯光纤形成不同的自由光谱范围，长度越长，自由光谱范围越小。

进一步的，所述第一单模光纤和第二单模光纤与锥形细芯光纤截面方向错位对称熔接的两光轴在截平面上的错位距离为3μm～8μm，不同的错位距离，产生不同的接触面积，使得从单模光纤耦合进细芯光纤包层的功率不同，距离越小，耦合进包层的功率越小，所得干涉图样的消光比越小。

进一步的，所述光纤扭转传感器还包括第一夹具和第二夹具，所述第一夹具和所述第二夹具分别固定夹持着所述光纤扭转传感器的第一单模光纤和第二单模光纤，所述第一夹具和所述第二夹具之间，由第一细芯光纤、锥形细芯光纤、第二细芯光纤形成的锥形细芯光纤错位熔接结构处于自由伸直的状态，所述第一夹具的位置固定，所述第二夹具能360°旋转。如此可以将扭转调节的精确度控制在10^-5量级，极大的提高了光纤扭转测量的动态范围及分辨率。

进一步的，所述锥形细芯光纤在光纤线内马赫-泽德干涉中使得包层中激发出的光能更多的与外界环境接触，锥形细芯光纤的直径越细，从包层泄漏到外界环境中的光越多，感知外界环境的光就越多，从而提高被测温度和扭转的灵敏度。

本发明中，第一单模光纤与所述第一细芯光纤错位熔接是为了把单模光纤中传输的光功率趋于平均地分配在锥形细芯光纤的纤芯和包层中，以便得到较高消光比的透射光谱；将细芯光纤拉制成锥形是为了使在包层中传输的光更多的与外界接触，以达到提高灵敏度的效果。同样第二细芯光纤与所述第二单模光纤错位熔接是为了将在锥形细芯光纤中传输的包层模和纤芯模耦合到单模光纤中形成干涉，以便在光谱仪中观察到干涉图样。

本发明在用于光纤扭转测量时，将光谱仪上产生的占主导地位或消光比较高的谐振波长的位置调节至所在光谱窗口的中间；当外界温度发生变化时，可以通过记录光谱上谐振波长的位置变化来测量温度的变化；同理，当外界的扭曲作用在所述光纤扭转传感器时，可以通过光谱仪上谐振波长的光强变化来实现光纤扭转的测量。分别通过谐振波长位置和强度的变化来实现对外界环境温度和扭曲的监测，两个被测参量在测量过程中没有相互的串扰。

根据圆柱体理论，在扭转范围不大时，圆柱体的长度可以视为没有变化，因此，光纤扭转过程中谐振波长是否漂移只取决于锥形细芯光纤中的包层模和纤芯模的有效折射率；由于纤芯模与包层模的光弹系数很相近，可以视为相等，所以光纤在扭转的过程中由于扭转导致的纤芯模和包层模有效折射率的差值可以视为没有变化。基于上述理论，在光纤扭转测量的过程中谐振波长的位置不会发生变化，如谐振波长发生较为明显的波动也是由于光源的不稳定引起。在温度的测量过程中，锥形细芯光纤的长度不会产生变化，只有纤芯模和包层模的有效折射率差会发生变化，而二者的热光系数相差1～2个数量级，且温度测量过程中没有光从包层中泄漏出去，所以谐振波长的光强不会发生变化，因此，在温度的测量过程中会有谐振波长的强度不变，位置出现漂移的现象。综上所述，所述光纤扭转传感器可以根据谐振波长的强度和位置变化来区分扭转和温度的变化，而相互之间没有产生干扰。

错位就是为了使全在纤芯中传输的光能有一部分传到包层中，不至于光全都在纤芯中，所以错位才能使纤芯和包层中的光分布的较为均匀。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明通过锥形细芯光纤错位熔接产生的谐振波长来测量扭转和外界温度的变化，分别通过监测干涉图样谐振波长的功率变化和波长位置的变化来实现扭转和温度的同时测量，由于扭转和温度这两个被测参量分别采用强度解调和波长解调的方法；因此，在扭转的测量过程中没有温度的交叉干扰。

(2)本发明提供的锥形细芯光纤错位熔接结构，由于细芯光纤拉锥后对外界环境更敏感，可实现高灵敏度、大动态范围、高精度的光纤温度和扭转测量；此外，相比传统的需要耦合器构成的光纤干涉仪，所述光纤扭转传感器具有结构简单、价格低廉、易于集成等优势。

附图说明

图1是本发明实施例1的基于锥形细芯光纤错位结构的无温度交叉干扰的高灵敏度光纤扭转传感器结构示意图；

图2是本发明实施例1中锥形细芯光纤与单模光纤错位熔接的示意图；

图3是本发明实施例1中锥形细芯光纤错位结构光谱谐振波长的功率和位置随着第二夹具的旋转角度变化的拟合曲线；

图4是本发明实施例1中锥形细芯光纤错位结构光谱谐振波长的功率和位置随着温度变化的拟合曲线。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：1-宽带光源，2-第一单模光纤，3-第一错位熔接点，4-第一细芯光纤，5-锥形细芯光纤，6-第二细芯光纤，7-第二错位熔接点，8-第二单模光纤，9-光谱仪。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明提供的一种基于锥形细芯光纤没有温度交叉干扰的高灵敏度光纤扭转传感器，包括第一单模光纤、第一错位熔接点、第一细芯光纤、锥形细芯光纤、第二细芯光纤、第二错位熔接点、第二单模光纤和光谱仪；

其中，第一单模光纤的两端分别用于和宽带光源的输出端，以及第一细芯光纤的第一端相连接；第一单模光纤的第二端连接第一细芯光纤的第一端；锥形细芯光纤连接在第一细芯光纤的第二端和第二细芯光纤的第一端中间；第二细芯光纤的第二端连接第二单模光纤的第一端；第二单模光纤的第二端与光谱仪的输入端相连。

以下结合实施例1提供的没有温度交叉干扰的高灵敏度光纤扭转传感器，进一步阐述本发明；本发明实施例1的基于锥形细芯光纤错位结构的无温度交叉干扰的高灵敏度光纤扭转传感器测试示意图如图1所示，包括第一单模光纤2、第一熔错位接点3、第一细芯光纤4、锥形细芯光纤5、第二细芯光纤6、第二错位熔接点7、第二单模光纤8、光谱仪9；宽带光源1连接第一单模光纤2的第一端；第一单模光纤2的第二端与第一细芯光纤4的第一端错位熔接构成第一错位熔接点3；第一细芯光纤4的第二端连接锥形细芯光纤5的第一端；锥形细芯光纤5的第二端连接第二细芯光纤6的第一端；第二细芯光纤6的第二端与第二单模光纤8的第一端错位熔接构成第二错位熔接点7；第二单模光纤8的第二端与光谱仪9的输入端连接；

具体地，实施例1中，第一细芯光纤4、锥形细芯光纤5和第二细芯光纤6在同一根细芯光纤上；第一单模光纤2的第二端与第一细芯光纤4的第一端以及第二细芯光纤6的第二端与第二单模光纤8的第一端均采用x轴和y轴对称错位熔接的方式连接，第一单模光纤2的第一端与宽带光源1以及第二单模光纤8的第二端与光谱仪之间利用FC/APC光纤接头通过法兰盘对接。

下面结合实施例1对上述基于锥形细芯光纤错位结构没有温度交叉干扰的高灵敏度光纤扭转传感器的工作原理进行阐述。

宽带光源1发出的宽谱光经由第一单模光纤2传输至第一错位熔接点3；由于第一单模光纤2与第一细芯光纤4的光纤纤芯直径不同，且采用错位熔接的方式，因此，在第一错位熔接点3处会出现模场不匹配的现象，使得第一单模光纤2中传输的纤芯模激发了第一细芯光纤4中的包层模向前传输，同时还有部分纤芯模耦合到第一细芯光纤4的纤芯中向前传输；当纤芯模和包层模继续向前传输到锥形细芯光纤5时，会有部分光泄漏到空气中，泄漏出去的光经过锥区后又有少部分耦合回第二细芯光纤6的第一端继续向前传输；当光信号到达第二错位熔接点7时，第二细芯光纤6中向前传输的纤芯模和包层模耦合进第二单模光纤8第一端的纤芯中产生干涉光信号，最后干涉光信号进入光谱仪9的输入端，在光谱仪9上可观察到锥形细芯光纤错位结构产生的占主导地位的若干谐振波长，其中之一的谐振波长的消光比约为20dB，非常适合光纤扭转测量过程中采用的强度解调方法。

当外界扭曲作用在所述光纤扭转传感器时，在锥形细芯光纤中传输的纤芯模与包层模的光弹系数很相近，可以视为相等，锥形细芯光纤中的包层模和纤芯模的有效折射率差值可以视为没有变化，扭曲时锥形细芯光纤的长度也未随之变化，因此，所述光纤扭转传感器受到扭曲时没有谐振波长的漂移，只有在光纤包层中传输的光泄漏到外界环境中，可以在光谱仪9上观察到谐振波长仅有强度的变化，而未产生谐振波长漂移的现象；从而通过强度解调的方式得出光纤扭转灵敏度的大小。

当外界环境的温度发生变化时，所述光纤扭转传感器中锥形细芯光纤的长度不会产生变化，由于光纤具有纤芯模和包层模的热光系数相差较大的特性，导致二者的有效折射率差会发生变化，从而产生相位的变化；另外，温度测量过程中没有光从包层泄漏到外界环境(测温度的实验过程中保证光纤不被弯曲或扭转等，以保证光不会泄漏到环境中。)，所以谐振波长的光强不会发生变化，因此，在温度的测量过程中会有谐振波长的强度不变，位置出现漂移的现象；在光谱仪9上不同的谐振波长会同时产生漂移而谐振波长的功率强度未发生变化现象，那么即可采用波长解调的方式来监测外界环境温度的变化。

附图3中所示为锥形细芯光纤错位熔接结构所测光纤扭转灵敏度时谐振波长功率和位置的拟合曲线，从图中可看出，锥形细芯光纤错位熔接结构在0～60°范围内变化时，对应谐振波长功率的线性拟合斜率为0.12，因此，所得光纤扭转的灵敏度为0.12dB/℃，与目前所知的用强度解调方式获取的最高扭转灵敏度在同一数量级，且其拟合曲线的线性度在99％以上，具有非常好的线性度；此外，从图中可以看出，谐振波长位置变化的拟合曲线是一条直线，即光纤扭曲过程中谐振波长的位置并没有产生漂移的现象，所以可通过功率强度解调的方式来获取线性良好、高灵敏度的光纤扭转传感器。

附图4中所示为锥形细芯光纤错位熔接结构所测外界温度变化时谐振波长功率和位置的拟合曲线，从图中可看出，锥形细芯光纤错位熔接结构在25～85℃范围内变化时，对应谐振波长位置的线性拟合斜率也为0.12，因此，所得温度灵敏度为0.12nm/℃，比目前所知布拉格光纤光栅、长周期光纤光栅的温度灵敏度约高一个数量级，且其拟合曲线的线性度在99.5％以上，也具有非常好的线性度；此外，从图中可以看出，谐振波长功率变化的拟合曲线是一条直线，即测温过程中谐振波长的功率并没有变化，所以可通过波长解调的方式来获取高精度的外界环境温度变化，由于所采取的解调方式不同，因此，与扭转测量的过程完全没有干扰。

基于上述光纤扭转的测量方式，仅采用强度解调的方法即可获得高灵敏度、-360°～360°大动态测量范围的光纤扭转传感器；即使外界温度时刻产生变化，对所述光纤扭转传感器谐振波长的功率强度没有影响，只会引起波长的漂移，从而很好的避免了光纤扭转测量过程中由温度产生的交叉干扰；因此，所述光纤扭转传感器是一种高灵敏没有温度交叉干扰的测量装置，同时，该装置还可以很精确的监测外界温度的变化。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种高灵敏无温度交叉干扰的光纤扭转传感器，其特征在于，包括第一单模光纤(2)、第一细芯光纤(4)、锥形细芯光纤(5)、第二细芯光纤(6)和第二单模光纤(8)；

所述第一单模光纤(2)的一端与第一细芯光纤(4)相连，两者之间的错位熔接点作为第一熔接点(3)，错位熔接用于将第一单模光纤(2)中传输的光较为平均的耦合到第一细芯光纤(4)的纤芯和包层中；另一端用于外接宽源光源；第一单模光纤(2)用于将宽带光源发出的光耦合到第一细芯光纤(4)的纤芯中；

所述锥形细芯光纤(5)设在所述第一细芯光纤(4)和所述第二细芯光纤(6)之间，用于将第一细芯光纤(4)的包层中传输的光部分泄漏到外界环境中；所述第二细芯光纤(6)的另一端连接所述第二单模光纤(8)的一端，两者之间的错位熔接点作为第二熔接点(7)，错位熔接用于将第二细芯光纤(6)中纤芯和包层传输的光较为平均的耦合到第二单模光纤(8)的纤芯中；所述第二单模光纤(8)的另一端，作为输出端外接光谱仪；所述锥形细芯光纤(5)、第一细芯光纤(4)和所述第二细芯光纤(6)是一根光纤整体拉制成的，光纤外径形状为圆柱形；所述锥形细芯光纤(5)是采用氢氧焰对细芯光纤中部加热熔融拉制细芯光纤而成；其中，两端未进行熔融加热拉锥的细芯光纤分别为所述第一细芯光纤(4)和所述第二细芯光纤(6)；所述锥形细芯光纤(5)的锥腰直径为15μm～40μm，锥腰直径越小，泄漏出包层的包层模式功率越强，所测温度和扭转灵敏度越高；所述锥形细芯光纤(5)的锥区长度为300μm～1000μm，不同长度的锥形细芯光纤形成不同的自由光谱范围，长度越长，自由光谱范围越小；

所述第一熔接点(3)和所述第二熔接点(7)采用光纤轴线方向对称、截面方向错位的熔接方式，与第一细芯光纤(4)、锥形细芯光纤(5)和第二细芯光纤(6)一起形成光纤线内马赫-泽德干涉结构，第一、二细芯光纤与第一、二单模光纤轴线方向对称使得所述细芯光纤中被激发的包层模式数目相对较少，与细芯光纤纤芯形成模式干涉后能形成较为纯净的干涉图样，在垂直于光纤光轴的截面方向错位能使得熔接过程中分配到所述细芯光纤中纤芯和包层的光强较为平均；

所述光纤扭转传感器还包括第一夹具和第二夹具，所述第一夹具和所述第二夹具分别固定夹持着所述光纤扭转传感器的第一单模光纤(2)和第二单模光纤(8)，所述第一夹具和所述第二夹具之间，由第一细芯光纤(4)、锥形细芯光纤(5)、第二细芯光纤(6)形成的锥形细芯光纤错位熔接结构处于自由伸直的状态，所述第一夹具的位置固定，所述第二夹具能360°旋转。

2.如权利要求1所述的光纤扭转传感器，其特征在于，所述光纤扭转传感器还包括光谱仪(9)，所述光谱仪(9)的输入端连接至所述第二单模光纤(8)的第二端，即光纤扭转传感器的输出端；所述光谱仪(9)用于显示所述光经过第一细芯光纤(4)、锥形细芯光纤(5)和第二细芯光纤(6)形成的锥形细芯光纤错位熔接结构的透射光谱，从而得到马赫-泽德在线干涉图样。

3.如权利要求1或2任一项所述的光纤扭转传感器，其特征在于，所述第一细芯光纤(4)和所述第二细芯光纤(6)的长度均为0.5cm～1cm，不同长度的细芯光纤会使得如权利要求2所述干涉图样形成不同的自由光谱范围；第一、二细芯光纤的长度越长，自由光谱范围越小。

4.如权利要求3所述的光纤扭转传感器，其特征在于，所述第一细芯光纤(4)和所述第二细芯光纤(6)的光纤包层直径为62.5μm～100μm，不同的包层直径使得包层中被激发的包层模式与外界环境接触的难易程度不同，从而影响最终被测温度和扭转的灵敏度，包层越细灵敏度越高。

5.如权利要求3所述的光纤扭转传感器，其特征在于，所述第一细芯光纤(4)和所述第二细芯光纤(6)的光纤纤芯直径为1μm～5.6μm，不同的纤芯直径使得从第一单模光纤(2)纤芯耦合到第一细芯光纤(4)纤芯的光功率不同，从而形成不同消光比的干涉图样。

6.如权利要求1或2任一项所述的光纤扭转传感器，其特征在于，所述第一单模光纤(2)和第二单模光纤(8)与锥形细芯光纤(5)截面方向错位对称熔接的两光轴在截平面上的错位距离为3μm～8μm，不同的错位距离，产生不同的接触面积，使得从单模光纤耦合进细芯光纤包层的功率不同，距离越小，耦合进包层的功率越小，所得干涉图样的消光比越小。

7.如权利要求1或2所述的光纤扭转传感器，其特征在于，所述锥形细芯光纤(5)在光纤线内马赫-泽德干涉中使得包层中激发出的光能更多的与外界环境接触，锥形细芯光纤的直径越细，从包层泄漏到外界环境中的光越多，感知外界环境的光就越多，从而提高被测温度和扭转的灵敏度。