CN113108939A - 一种温度传感头和温度传感器 - Google Patents

Abstract

本申请实施例涉及光纤传感的技术领域，尤其涉及一种温度传感头和温度传感器。其中，一种温度传感头包括：单模光纤和空芯光纤，单模光纤和空芯光纤同轴设置；空芯光纤内设有第一PDMS腔和第二PDMS腔，第一PDMS腔和第二PDMS腔之间设有空气腔；单模光纤与第一PDMS腔之间具有第一界面、第一PDMS腔与空气腔之间具有第二界面、空气腔与第二PDMS腔之间具有第三界面、第一界面、第二界面和第三界面均用于反射从单模光纤的纤芯入射的光束。本申请提供的一种温度传感头和温度传感器进一步增大了温度传感器的温度响应灵敏度，同时进一步增大了光学游标效应的放大倍率。

Description

一种温度传感头和温度传感器

技术领域

本申请实施例涉及光纤传感的技术领域，尤其涉及一种温度传感头和温度传感器。

背景技术

光纤传感器具有抗腐蚀、抗电磁干扰、结构紧凑、稳定性好、灵敏度高等优点，已经广泛应用于各个传感领域，比如能源环保、工矿企业、航空航天、医药卫生等领域。在众多光纤传感器当中，光纤法布里-珀罗干涉计由于其制作简单、稳定性好、结构紧凑和灵敏度高等独特优点，受到了广泛关注，特别是光纤温度传感器。

为了提高温度传感器的灵敏度，近年来基于光学游标效应的光纤温度传感器受到了广泛关注。光学游标效应的原理是：当两个自由光谱范围接近但不相等的两个干涉计级联后，干涉谱中会出现包络，当外界温度变化时，包络的平移量远大于传感干涉计的平移量，即干涉计级联后灵敏度远大于单个传感干涉计。

但是，现有技术中基于光学游标效应的光纤温度传感器的灵敏度依然有待提高。

发明内容

鉴于上述问题，本申请实施例提供了一种温度传感头和温度传感器，其进一步增大了温度传感器的温度响应灵敏度，同时进一步增大了光学游标效应的放大倍率。

根据本申请实施例的一个方面，提供了一种温度传感头，包括：单模光纤和空芯光纤，单模光纤和空芯光纤同轴设置；

空芯光纤内设有第一PDMS腔和第二PDMS腔，第一PDMS腔和第二PDMS腔之间设有空气腔；

单模光纤与第一PDMS腔之间具有第一界面、第一PDMS腔与空气腔之间具有第二界面、空气腔与第二PDMS腔之间具有第三界面、第一界面、第二界面和第三界面均用于反射从单模光纤的纤芯入射的光束。

在一些实施例中，空芯光纤包括第一空芯光纤和第二空芯光纤，第一PDMS腔位于第一空芯光纤内，第二PDMS腔位于第二空芯光纤内，第一空芯光纤和第二空芯光纤之间密封连接。

在一些实施例中，传感头还包括石英管，第一空芯光纤和第二空芯光纤相邻的端部均位于石英管内，石英管的内孔与第一空芯光纤的外壁及第二空芯光纤的外壁之间密封连接。

在一些实施例中，第一空芯光纤和第二空芯光纤相邻的端部之间相互分离，空气腔位于第一空芯光纤和第二空芯光纤的端部之间。

在一些实施例中，单模光纤的端部和第一空芯光纤的端部之间熔接密封。

在一些实施例中，定义第一PDMS腔的长度为L₁，空气腔的长度为L₂，光在PDMS中的折射率为n₁，光在空气中的折射率为n₂，L₁与L₂满足关系：0.90n₁L₁≤n₂L₂≤0.99n₁L₁；

或者，1.01n₁L₁≤n₂L₂≤1.10n₁L₁。

在一些实施例中，第一PDMS腔的直径大于或等于单模光纤的内径。

在一些实施例中，空气腔的直径大于或等于第一PDMS腔的直径

在一些实施例中，第二空芯光纤远离第一空芯光纤的一端的端面与第二空芯光纤的轴线之间的夹角不为直角。

根据本申请实施例的另一方面，提供了一种温度传感器，包括：宽谱光源、光纤环形器和光谱仪，以及上述实施例的温度传感头；

宽谱光源发出的入射光能够经光纤环形器进入温度传感头，且温度传感头能够使入射光依次经过第一界面、第二界面和第三界面的反射形成反射光，且反射光经光纤环形器后还能够被光谱仪接收以形成干涉谱。

本申请实施例的传感头利用PDMS和空气对温度具有相反的温度响应的原理，通过在第一PDMS腔和第二PDMS腔之间设置空气腔，使得温度增大时，空气腔两侧的PDMS热膨胀同时挤压空气腔，从而进一步增大了温度传感器中空气腔的温度响应灵敏度，同时进一步增大了温度游标效应的放大倍率。

上述说明仅是本申请实施例技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请实施例的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请实施例的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例一种温度传感头的结构示意图。

图2为本申请实施例一种温度传感头的制备方法流程图。

图3为本申请实施例一种温度传感器的结构示意图。

图4为本申请实施例中，光谱强度随入射光的波长变化的曲线图，图中示出了包络曲线位置。

图5为仅有第一PDMS腔时，光谱强度随入射光波长变化的曲线在温度变化前后的平移量的示意图。

图6为仅有空气腔时，光谱强度随入射光波长变化的曲线在温度变化前后的平移量的示意图。

图7为两段PDMS腔和空气腔叠加时，光谱强度随入射光波长变化的曲线在温度变化前后的示意图。

附图说明：10、单模光纤；20、空芯光纤；201、第一空芯光纤；202、第二空芯光纤；21、第一PDMS腔；22、第二PDMS腔；23、空气腔；210、第一界面；220、第二界面；230、第三界面；30、石英管；1、温度传感器；11、宽谱光源；12、光纤环形器；13、温度传感头；14、光谱仪。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

本申请的说明书和权利要求书及附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖而不排除其它的内容。单词“一”或“一个”并不排除存在多个。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语“实施例”并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

下述描述中出现的方位词均为图中示出的方向，并不是对本申请的温度传感头(13)和温度传感器的具体结构进行限定。例如，在本申请的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序，可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。

在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，机械结构的“相连”或“连接”可以是指物理上的连接，例如，物理上的连接可以是固定连接，例如通过固定件固定连接，例如通过螺丝、螺栓或其它固定件固定连接；物理上的连接也可以是可拆卸连接，例如相互卡接或卡合连接；物理上的连接也可以是一体地连接，例如，焊接、粘接或一体成型形成连接进行连接。电路结构的“相连”或“连接”除了可以是指物理上的连接，还可以是指电连接或信号连接，例如，可以是直接相连，即物理连接，也可以通过中间至少一个元件间接相连，只要达到电路相通即可，还可以是两个元件内部的连通；信号连接除了可以通过电路进行信号连接外，也可以是指通过媒体介质进行信号连接，例如，无线电波。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如图1所示，为本申请提供的一种温度传感头13，其包括：单模光纤10和空芯光纤20，单模光纤10和空芯光纤20同轴设置，例如，单模光纤10和空芯光纤20均为空心柱状，单模光纤10和空芯光纤20的内孔同轴且邻接设置，空芯光纤20可以具有一根或多根，当空芯光纤20具有多根时，多根空芯光纤20之间同轴设置。

空芯光纤20内设有第一PDMS(聚二甲基硅氧烷)腔21和第二PDMS腔22，第一PDMS腔21和第二PDMS腔22之间设有空气腔23，其中，第一PDMS腔21和第二PDMS腔22内均容纳有PDMS，空气腔23内仅容纳空气。

单模光纤10和第一PDMS腔21之间具有第一界面210、第一PDMS腔21与空气腔23之间具有第二界面220、空气腔23与第二PDMS腔22之间具有第三界面230、第一界面210、第二界面220和第三界面230均用于反射从单模光纤10的纤芯入射的光束。

本申请实施例中，PDMS是一种非常出色的热敏材料，在温度的作用下会有很强的热胀冷缩效应，凝固后为无色透明的固体，具有很好的透光性和折光性，此外，PDMS还具有良好的粘接性和化学惰性。因此，PDMS非常适合与光纤相结合，提高温度传感器的测量灵敏度。

本申请实施例将PDMS注入空芯光纤中，制备级联的第一PDMS腔21-空气腔23-第二PDMS腔22，PDMS腔和空气腔对温度具有相反的温度响应，从而，增强了游标效应对温度传感器的灵敏度的放大作用。此外，本申请实施例的温度传感头13中，空气腔23两侧均为一段PDMS，当温度增大时，两侧PDMS热膨胀同时挤压空气腔23，进一步增大了空气腔23的温度响应灵敏度，同时进一步增大了游标效应的放大倍率。

在一些实施例中，定义第一PDMS腔21的长度为L₁，空气腔23的长度为L₂，光在PDMS中的折射率为n₁，光在空气中的折射率为n₂，L₁与L₂满足关系：0.90n₁L₁≤n₂L₂≤0.99n₁L₁；或者，1.01n₁L₁≤n₂L₂≤1.10n₁L₁。

其中，n₁L₁是第一PDMS腔21的光程，n₂L₂是空气腔23的光程，光在PDMS中的折射率n₁为定值，约为1.4，光在空气中的折射率n₂也为定值，约为1.0，因此，可以通过控制第一PDMS腔21的长度L₁和空气腔23的长度L₂之间的比例来控制第一PDMS腔21的光程和空气腔23的光程接近但不相等，以使第一PDMS腔21和空气腔23的叠加后的干涉谱产生包络S，即游标效应，便于人员更加直观的观察温度传感器对温度变化的相应程度。

其中，包络S为干涉谱同一侧的峰值相连后得到的平滑的曲线，包络S的波动频率小于干涉谱的波动频率，且随着干涉谱的平移而平移，视觉上更加便于人员观察。

在一些实施例中，第一PDMS腔21的直径大于或等于单模光纤10的内径，从而使单模光纤10的纤芯中进入的入射光全部进入到第一PDMS腔21内，增加入射光的强度。

在一些实施例中，空气腔23的直径大于或等于第一PDMS腔21的直径，从而使得经过第一PDMS腔21的入射光能够全部进入到空气腔23内。

如图1所示，在本申请一实施例中，为了方便制造，空芯光纤20包括第一空芯光纤201和第二空芯光纤202，第一空芯光纤201和第二空芯光纤202同轴设置，第一空芯光纤201位于单模光纤10与第二空芯光纤202之间，第一PDMS腔21位于第一空芯光纤201内，第二PDMS腔22位于第二空芯光纤202内，在制造时，第一PDMS腔21和第二PDMS腔22之间互不干涉，可从第一空芯光纤201或第二空芯光纤202任意一端注入PDMS，以分别形成第一PDMS腔21和第二PDMS腔22，有利于保证温度传感头13的制造精度。最后，再将第一空芯光纤201和第二空芯光纤202之间密封连接。

示例性的，如图1所示，在本申请一实施例中，第一空芯光纤201和第二空芯光纤202之间密封连接方式可以为：温度传感头13还包括石英管30，第一空芯光纤201和第二空芯光纤202相邻的端部均位于石英管30内，石英管30的内孔与第一空芯光纤201的外壁及第二空芯光纤202的外壁之间分别密封连接，从而实现第一空芯光纤201与第二空芯光纤202之间的密封连接，例如，石英管30的内孔与第一空芯光纤201的外壁及第二空芯光纤202的外壁之间填充UV胶进行密封。石英管30的热膨胀系数极小，能承受剧烈的温度变化，所以采用石英管30实现第一空芯光纤201与第二空芯光纤202之间的密封连接，有助于减小温度对温度传感器1的灵敏度和精度的影响和干扰。

如图1所示，在一些实施例中，当第一空芯光纤201与第二空芯光纤202之间通过石英管30密封连接时，第一空芯光纤201和第二空芯光纤202相邻的端部之间相互分离，空气腔23位于第一空芯光纤201和第二空芯光纤202的端部之间。

当然，在本申请其他一些实施例中，第一空芯光纤201和第二空芯光纤202的端部之间也可以相互抵接，空气腔23位于第一空芯光纤201内；或者空气腔23位于第二空芯光纤202内；或者空气腔23一部分位于第一空芯光纤201内，另外一部分位于第二空芯光纤202内，本申请附图1中仅以空气腔23位于第一空芯光纤201和第二空芯光纤202的端部之间作为示意。

例如，在本申请一实施例中，单模光纤10的直径为125微米、纤芯直径为10微米；第一空芯光纤201和第二空芯光纤202的外径为125微米、内径为50-70微米；石英管30外径300微米，内径150微米。

在一些实施例中，单模光纤10的端部和第一空芯光纤201的端部之间熔接密封，当然，在本申请其他一些实施例中，单模光纤10的端部和第一空芯光纤201的端部之间也可以为粘结或其他方式的连接。

在一些实施例中，第二空芯光纤202远离第一空芯光纤201的一端的端面与第二空芯光纤202的轴线之间的夹角不为直角，即当第二空芯光纤202远离第一空芯光纤201一端的端面为平面时，该平面与第二空芯光纤202的轴线不垂直，即该端面与第二空芯光纤202的轴线之间的夹角包括锐角和钝角，该锐角和钝角之和等于180度。

示例性的，第二空芯光纤202远离第一空芯光纤201的一端的端面与第二空芯光纤202的轴线之间的锐角可以为8°、10°、30°等，具体角度的大小根据第二空芯光纤202的长度而定。

由于本申请实施例中的温度传感头13内的反射光中，用于温度传感器1产生干涉谱的仅有第一界面210、第二界面220和第三界面230的反射光，而穿过第三界面230、进入到第二PDMS腔22中的入射光在第二空芯光纤202远离第一空芯光纤201一端的端面上产生的反射光不作为干涉谱光源的采集对象，也就是说，需要防止该端面上的反射光进入空气腔23和第一PDMS腔21。而上述实施例中，第二空芯光纤202远离第一空芯光纤201一端的端面的角度的设定能够防止该端面的反射光对温度传感器1的干涉谱产生干扰。

综上所述，本申请实施例的温度传感头13，利用PDMS和空气对温度具有相反的温度响应的原理，通过在第一PDMS腔21和第二PDMS腔22之间设置空气腔23，使得温度增大时，空气腔23两侧的PDMS热膨胀同时挤压空气腔23，从而将上述温度传感头13应用于温度传感器1时进一步增大了温度传感器1中空气腔23的温度响应灵敏度，同时进一步增大了温度游标效应的放大倍率。

如图2所示，本申请实施例还提供了一种温度传感头13的制造方法；包括：

S101：将单模光纤10的一端与第一空心光纤201的一端熔接，然后切割第一空心光纤201另一端至第一空心光纤201达到预设长度。

S102：将PDMS注满第一空心光纤201，然后加热第一空心光纤201，使PDMS固化，以在第一空芯光纤201内形成第一PDMS腔21。

S103：将PDMS注入第二空心光纤202至预设长度，然后加热第二空芯光纤202，使PDMS固化，以在第二空芯光纤202内形成第二PDMS腔22。

S104：将第一空芯光纤201远离单模光纤10的一端和第二空芯光纤202注有PDMS的一端放入石英管30内，并使第一空芯光纤201和第二空芯光纤202之间形成空气腔23。

S105：在石英管30的内壁和第一空芯光纤201的外壁之间以及石英管30的内壁和第二空芯光纤202的外壁之间注入UV胶，并用紫外光照射使其固化。

上述各步骤的顺序并非完全按照上述排列顺序进行，在实际制造温度传感头13的过程中，可以根据实际情况对上述步骤的顺序进行调整，或者同步进行，或者加入其它步骤以制造温度传感头13的其他部件，以最终获得需要的温度传感头13，例如步骤S102和S103的顺序可互换，也可同步进行。

由于不同部件之间的连接仅采用光纤熔接和胶粘即可，不需要昂贵的专用设备，因此，温度传感头13的制作简单

此外，关于该制造方法所能达到的其他有益效果已在关于温度传感头13结构的实施例中进行了详细说明，此处不再赘述。

如图3所示，本申请实施例还提供了一种温度传感器1，包括：宽谱光源11、光纤环形器12和光谱仪14，以及上述实施例的温度传感头13；其中，宽谱光源11发出的入射光能够经光纤环形器12进入温度传感头13，且温度传感头13能够使入射光依次经过第一界面210、第二界面220和第三界面230的反射形成反射光，且反射光经光纤环形器12后还能够被光谱仪14接收以形成干涉谱。

本申请实施例中，光束在温度传感器1中的传输过程及传感原理如下：

宽谱光源11发出的入射光经光纤环形器12进入温度传感头13，被温度传感头13反射，然后经光纤环形器12后被光谱仪14接收。其中，入射光在温度传感头13内依次经过单模光纤10的纤芯、第一界面210、第一PMDS腔21、第二界面220、空气腔23、第三界面230和第二PMDS腔22。第一PMDS腔21相当于第一个法布里-珀罗干涉计，空气腔23相当于第二个法布里-珀罗干涉计。

需要注意的是，虽然入射光传输经过第二PMDS腔22，但是入射光在第二PMDS腔22中的传播并不需要被光纤环形器12和光谱仪14接收和利用，第二PMDS腔22的存在只是提供一个第三界面230，用于反射入射光。

第一PDMS腔21和空气腔23的干涉谱强度I₁(λ)和I₂(λ)可分别表示为

其中，λ为宽带光源发出的入射光的波长，例如，在一实施例中，宽谱光源11发出的入射光的波长为1200nm-1600nm；A、B、C分别为第一界面210、第二界面220和第三界面230反射回光谱仪14中的反射光的振幅，L₁为第一PDMS腔21的长度，L₂为空气腔23的长度；n₁为PDMS的折射率，n₂为空气的折射率，n₁约为1.4，n₂约为1.0。

第一PDMS腔21和空气腔23构成级联结构，光谱仪14接收到的光谱强度I_Envelope可近似为第一PDMS腔21和空气腔23干涉谱的叠加。

如图4所示，当第一PDMS腔21的光程n₁L₁(或自由光谱范围FSR₁)与空气腔23的光程n₂L₂(或自由光谱范围FSR₂)接近，但不相等时，级联双腔的干涉谱就会产生包络S，即游标效应，光谱强度I_envelope可表示为：

其中，E为干涉谱包络S振幅，M为常规游标效应的放大因子，其中，常规游标效应是指仅有一段PDMS腔和一段空气腔联级时产生的灵敏度放大效应。

对于本申请实施例中的温度传感器，当温度变化时，第一PDMS腔21的长度和折射率均发生变化，因此，第一PDMS腔21的温度灵敏度S₁可表示为：

其中，λ_m为峰值波长，α为PDMS的热光系数，其值约为-5.0×10^-4/℃，β为PDMS的热膨胀系数，其值约为9.6×10^-4/℃。

由图3中温度传感器1的结构图可知，当温度增大时，第一PDMS腔21中PDMS和第二PDMS腔22中的PDMS热膨胀，同时挤压空气腔23，使空气腔23的长度缩短，因此，空气腔23的温度灵敏度S₂可表示为：

由公式(4)可知，增大第一PDMS腔21的长度和第二PDMS腔22的长度均会提高空气腔23的温度灵敏度。受光传输损耗的影响，第一PDMS腔21的长度L₁不能过大，但第二PDMS腔22的长度不受传输损耗的影响，因为第一界面210、第二界面220和第三界面230的反射光不经过第二PDMS腔22，因此，可通过加大第二PDMS腔22的长度的方式进一步提高空气腔23的温度灵敏度。

将相关参数代入公式(3)和公式(4)可知，S₁>0，S₂<0，即温度变化时，第一PDMS腔21和空气腔23的干涉谱的平移方向相反，如图5和图6所示，图5为仅有第一PDMS腔21时，光谱强度随入射光波长变化的曲线在温度变化前后的平移量的示意图；图6为仅有空气腔23时，光谱强度随入射光波长变化的曲线在温度变化前后的平移量的示意图。

如图6所示，当第一PDMS腔21和空气腔23的自由光谱范围相近但不相等时，级联后干涉谱就会产生包络S，干涉谱包络S随温度的平移量将远大于单个PDMS腔和单个空气腔，其灵敏度S_E为：

由公式(5)和(6)可知，本专利提出的温度传感器1的灵敏度远大于单个PDMS腔和单个空气腔，如图6所示。相对于单个PDMS腔和单个空气腔，本申请中游标效应的放大倍率分别为M₁'和M₂'，而且M₁'和M₂'明显大于常规游标效应放大倍率M。鉴于第一PDMS腔21不宜过长的原因，可通过增大第二PDMS腔22的长度大幅提高传感器温度1的灵敏度。

综上所述，上述描述的温度传感器1，由于PDMS腔和空气腔具有相反的温度响应，因此，当PDMS腔和空气腔的自由光谱范围接近但不相等时，级联的第一PDMS腔21-空气腔23-第二PDMS腔22结构会大幅提高温度测量灵敏度。此外，两段PDMS包裹空气腔23的结构设计进一步增大了增强型游标效应的放大倍率。

本领域的技术人员能够理解，不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种温度传感头，其特征在于，包括：单模光纤(10)和空芯光纤(20)，所述单模光纤(10)和所述空芯光纤(20)同轴设置；

所述空芯光纤(20)内设有第一PDMS腔(21)、第二PDMS腔(22)，所述第一PDMS腔(21)和所述第二PDMS腔(22)之间设有空气腔(23)；

所述单模光纤(10)和所述第一PDMS腔(21)之间具有第一界面(210)、所述第一PDMS腔(21)和所述空气腔(23)之间具有第二界面(220)、所述空气腔(23)和所述第二PDMS腔(22)之间具有第三界面(230)、所述第一界面(210)、第二界面(220)和所述第三界面(230)均用于反射从所述单模光纤(10)的纤芯入射的光束。

2.根据权利要求1所述的温度传感头，其特征在于，所述空芯光纤(20)包括第一空芯光纤(201)和第二空芯光纤(202)，所述第一PDMS腔(21)位于所述第一空芯光纤(201)内，所述第二PDMS腔(22)位于所述第二空芯光纤(202)内，所述第一空芯光纤(201)和所述第二空芯光纤(202)之间密封连接。

3.根据权利要求2所述的温度传感头，其特征在于，所述温度传感头(13)还包括石英管(30)，所述第一空芯光纤(201)和所述第二空芯光纤(202)相邻的端部均位于所述石英管(30)内，所述石英管(30)的内孔与所述第一空芯光纤(201)的外壁及所述第二空芯光纤(202)的外壁之间密封连接。

4.根据权利要求3所述的温度传感头，其特征在于，所述第一空芯光纤(201)和所述第二空芯光纤(202)相邻的端部之间相互分离，所述空气腔(23)位于所述第一空芯光纤(201)和所述第二空芯光纤(202)的端部之间。

5.根据权利要2任一项所述的温度传感头，其特征在于，所述单模光纤(10)的端部和所述第一空芯光纤(201)的端部之间熔接密封。

6.根据权利要求1-5任一项所述的温度传感头，其特征在于，定义所述第一PDMS腔(21)的长度为L₁，所述空气腔(23)的长度为L₂，光在PDMS中的折射率为n₁，光在空气中的折射率为n₂，L₁与L₂满足关系：0.90n₁L₁≤n₂L₂≤0.99n₁L₁；

或者，1.01n₁L₁≤n₂L₂≤1.10n₁L₁。

7.根据权利要求1-5任一项所述的温度传感头，其特征在于，所述第一PDMS腔(21)的直径大于或等于所述单模光纤(10)的内径。

8.根据权利要1-5任一项所述的温度传感头，其特征在于，所述空气腔(23)的直径大于或等于所述第一PDMS腔(21)的直径。

9.根据权利要2-5任一项所述的温度传感头，其特征在于，所述第二空芯光纤(202)远离所述第一空芯光纤(201)的一端的端面与所述第二空芯光纤(202)的轴线之间的夹角不为直角。

10.一种温度传感器，其特征在于，包括：宽谱光源(11)、光纤环形器(12)和光谱仪(14)，以及权利要求1-9任一项所述的温度传感头(13)；

所述宽谱光源(11)发出的入射光能够经所述光纤环形器(12)进入所述温度传感头(13)，且所述温度传感头(13)能够使所述入射光依次经过所述第一界面(210)、所述第二界面(220)和所述第三界面(230)的反射形成反射光，且所述反射光经所述光纤环形器(12)后还能够被所述光谱仪(14)接收以形成干涉谱。

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