CN202329913U - 基于光纤fp干涉的新型液压传感装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了基于光纤FP干涉的新型液压传感装置。目前装置灵敏度不高。本实用新型包括宽带光源、三端口光耦合器、光谱分析仪和基于石英管的光纤FP干涉传感头。宽带光源的输出端口与光纤耦合器的一个输入端口光纤连接；光纤耦合器的一个输出端口与基于石英管的光纤FP干涉传感头连接，光纤耦合器的一个输出端口与光谱分析仪的输入端口光纤连接。本实用新型具有不受电磁干扰、价格低廉、结构紧凑、制作工艺简单、高灵敏度等优点。
Description
技术领域
本实用新型属于光纤传感技术领域，涉及一种基于光纤FP干涉的新型液压传感装置。
背景技术
随着信息社会的进一步发展，以传感技术为核心的物联网成为当今世界各国高科技发展的战略重点。光纤的发明也带来了传感技术的革命性发展，成为物联网技术发展不可或缺的一部分。由于光纤不仅可以作为光波的传输媒质，而且当光波在光纤中传输时，其特征参量振幅、相位、偏振态、波长等会因外界因素如温度、压力、应变、磁场、电场、位移等值接或间接地发生变化，从而可将光纤用作传感元件探测物理量。光纤传感技术就是利用光纤对某些物理量敏感的特性，将外界物理量转换成可以直接测量的信号的技术。光纤传感技术是光学领域最为重要的传感技术之一，已经被广泛应用于生物、医学、航天、航空、机械、石化、建筑、高铁、桥梁、国防工业等领域。
基于光纤传感技术的温度传感器、应力传感器、折射率传感器已经比较成熟，而在光纤液压传感领域，目前商用产品较少，但是有一定数量的学术论文报道。目前实现液压传感的光纤传感技术可以分为三类，一是光纤布拉格光栅液压传感技术，该技术具有可以大量复用、成本低等有点，但是传感器的灵敏度非常低；二是基于特种光纤液压传感技术，比如采用光子晶体光纤构建Sagnac光纤环形干涉仪来检测液压，灵敏度较高，但是成本较高，而且结构比较复杂；三是基于光纤FP干涉的液压传感器，具有成本低、灵敏度高等特点，但是目前报道的光纤FP干涉液压传感器还存在制作工艺复杂等缺点。
发明内容
本实用新型就是针对现有技术的不足，提出了基于一种基于光纤FP干涉的新型液压传感装置。
本实用新型解决技术问题所采取的技术方案：
基于光纤FP干涉的新型液压传感装置，包括宽带光源、三端口光耦合器、光谱分析仪和基于石英管的光纤FP干涉传感头。
宽带光源的输出端口与光纤耦合器的一个输入端口光纤连接；光纤耦合器的一个输出端口与基于石英管的光纤FP干涉传感头连接，光纤耦合器的一个输出端口与光谱分析仪的输入端口光纤连接。
所述的基于石英管的光纤FP干涉传感头包括石英管和两段普通单模光纤，石英管的轴向开有通孔，在该通孔内设置有两段普通单模光纤，其中一段普通单模光纤固定在石英管内并伸出石英管的一端面，另一段普通单模光纤伸出石英管的另一端面并在该端面由固化胶固定；两段普通单模光纤在石英管内的端面距离为20～200微米。
所述的普通单模光纤直径为120～130微米。
所述的石英管内径比普通单模光纤大1微米，外径为10～20毫米，长度为5～20毫米。
所述的宽带光源波长为1500nm至1600nm；光谱分析仪的工作波长为1500nm至1600nm。
本实用新型适用于测量液体中的液压，利用了基于石英管的光纤FP干涉传感头的干涉极大值波长随液压变化的特性，通过的干涉极大值波长的漂移来确定液压数值大小，实现了液压传感。本实用新型具有不受电磁干扰、价格低廉、结构紧凑、制作工艺简单、高灵敏度本等优点。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图2为基于石英管的光纤FP干涉传感头示意图；
图3为利用本实用新型测量所得的结果示意图。
具体实施方式
如图1和图2所示，基于光纤FP干涉的新型液压传感装置包括一个宽带光源1、一个光纤耦合器2、一个基于石英管的光纤FP干涉传感头3和一个光谱分析仪4。
将宽带光源1的输出端口和光纤耦合器2的一个输入端口光纤连接；将该光纤耦合器2的一个输出端口和基于石英管的光纤FP干涉传感头3以光纤熔接方式连接，该光纤耦合器2的一个输出端口和光谱分析仪4的输入端口光纤连接。基于石英管的光纤FP干涉传感头3由直径为d(120～130微米)的一段普通单模光纤5、另一段普通单模光纤8和一段内径比普通单模光纤大1微米、外径为D（10～20毫米）、长度为Ls（5～20毫米）的石英管6和固化胶7构成，将石英管6和左端的普通单模光纤5以二氧化碳激光器加热后固定，将石英管6和右端的普通单模光纤8涂上固化胶7固定。
该检测装置具体工作过程如下：
将基于石英管的光纤FP干涉传感头3置入需要测量液压的液体环境。根据FP干涉理论，当
，
可以观测到干涉的极大值，其中L为石英管中光纤两个端面距离，
对应干涉极大值的波长。当施加基于石英管的光纤FP干涉传感头3上的液压发生改变的时候，对应干涉极大值的波长对应有一个波长漂移
，其液压
和波长漂移
满足以下关系
其中，
为一常数。因此，可以通过测量基于石英管的光纤FP干涉传感头3的干涉极大值波长的漂移来确定施加在光纤FP干涉传感头3上的液压。具体测量结果如图3所示。
本实用新型利用了光纤的FP干涉技术和石英管固定技术构建了高灵敏度的液压传感头，实现了光纤液压传感的新技术方案。
Claims (2)
1.基于光纤FP干涉的新型液压传感装置，包括宽带光源、三端口光耦合器、光谱分析仪和基于石英管的光纤FP干涉传感头，其特征在于：
宽带光源的输出端口与光纤耦合器的一个输入端口光纤连接；光纤耦合器的一个输出端口与基于石英管的光纤FP干涉传感头连接，光纤耦合器的一个输出端口与光谱分析仪的输入端口光纤连接；
所述的基于石英管的光纤FP干涉传感头包括石英管和两段普通单模光纤，石英管的轴向开有通孔，在该通孔内设置有两段普通单模光纤，其中一段普通单模光纤固定在石英管内并伸出石英管的一端面，另一段普通单模光纤伸出石英管的另一端面并在该端面由固化胶固定；两段普通单模光纤在石英管内的端面距离为20～200微米；
所述的普通单模光纤直径为120～130微米；
所述的石英管内径比普通单模光纤大1微米，外径为10～20毫米，长度为5～20毫米。
2.根据权利要求1所述的基于光纤FP干涉的新型液压传感装置，其特征在于：所述的宽带光源波长为1500nm至1600nm；光谱分析仪的工作波长为1500nm至1600nm。
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| CN107121220A (zh) * | 2017-05-25 | 2017-09-01 | 杭州电子科技大学 | 光学法布里－珀罗腔气压传感系统 |
| CN113295308A (zh) * | 2021-05-21 | 2021-08-24 | 苏州安莱光电科技有限公司 | 一种非线性静态工作点调整装置及方法 |
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