CN205175864U - 一种基于双布拉格光纤光栅的液体密度传感装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型一种基于双布拉格光纤光栅的液体密度传感装置，属于光纤传感技术领域。其结构有，广谱光源(1)通过光隔离器(2)与布拉格光纤光栅FBG1的一端相连，FBG1的另一端固定于圆柱体(3)上并与布拉格光纤光栅FBG2的一端相连，FBG2的另一端与光谱仪(4)相连，上光纤夹具(5)和下光纤夹具(6)分别通过上支撑杆(7)和下支撑杆(8)固定于竖直支撑杆(9)上，竖直支撑杆(9)固定于水平放置的基座(10)上。本实用新型在外界液体密度改变时，两个FBG的布拉格波长同时反向移动，实现了对液体密度微小变化的测量，比传统光纤液体密度传感器更加敏感。

Description

一种基于双布拉格光纤光栅的液体密度传感装置

技术领域

本实用新型属于光纤传感技术领域，涉及一种基于双布拉格光纤光栅的液体密度传感装置。

背景技术

布拉格光纤光栅因具有反射峰线宽窄，布拉格波长对外界因素敏感，体积小，反应速度快、成本低、便于大规模生产等优点，而被广泛应用于光纤传感领域。目前，由于液体密度传感器可以确定物质原料，控制物质成分组成，保证生产各环节物质用量稳定，因此在石油、化工、医药等领域具有重要意义。

现有技术中，几乎所有布拉格光纤光栅液体密度传感器利用的测量原理都是基于液体密度变化引起单个布拉格波长的移动，这种原理中，当液体密度变化不明显时，引起的布拉格波长变化就难以分辨，相应的，传感器就失去了效用。因此，研制一种在液体密度改变时，可以引起双布拉格波长同时反向移动的，对液体密度变化更敏感的传感装置具有重大应用价值。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是，克服背景技术存在的不足，提供一种在液体密度改变时，利用双布拉格波长的同时反向移动，实现对液体密度变化进行敏感探测的传感装置。

上述的技术问题通过以下的技术方案实现：

一种基于双布拉格光纤光栅的液体密度传感装置，其结构有，广谱光源1的输出端与光隔离器2的输入端相连，光隔离器2的输出端通过上光纤夹具5固定于上支撑杆7上，并与布拉格光纤光栅FBG1的一端光纤相连，布拉格光纤光栅FBG1的另一端光纤固定于圆柱体3上，并与布拉格光纤光栅FBG2的一端光纤相连，FBG2的另一端光纤通过下光纤夹具6固定于下支撑杆8上，并与光谱仪4的输入端相连，上支撑杆7和下支撑杆8通过竖直支撑杆9固定于水平放置的基座10上，上支撑杆7和下支撑杆8平行且均与竖直支撑杆9垂直；所述的布拉格光纤光栅FBG1和布拉格光纤光栅FBG2的布拉格波长和透射谱均相同。

本实用新型所述的圆柱体3的制作材料优选金属铝，底面积优选3cm²，高优选6.17cm。

本实用新型所述的上光纤夹具5、下光纤夹具6是能够夹住光纤的带有圆柱形孔的柱体，使光纤不能移动；所述的上支撑杆7、下支撑杆8和竖直支撑杆9优选圆柱体形状。

在光谱仪4接收到的布拉格光纤光栅FBG2的透射谱中，在两个布拉格波长之间的位置出现了一个新的峰，称之为“A”峰，如附图2。当浸没圆柱体的液体密度增大时，圆柱体所受的浮力就会增加，FBG1所受的轴向拉力减小，布拉格波长左移，而FBG2所受的轴向拉力增加，布拉格波长右移。布拉格光纤光栅FBG2的透射光谱中“A”峰的功率也随之增加，如附图3。利用“A”峰的功率输出值即可表征液体的密度值。

有益效果：

1、本实用新型利用两个FBG波长同时变化，可实现峰值功率的大幅度变化，将测量信号由传统的布拉格波长转换为功率，进而实现了对微小密度变化的测量。

2、本实用新型相较于传统的基于测量单个FBG布拉格波长变化的液体密度传感器更加敏感。

附图说明：

图1为本实用新型一种基于双布拉格光纤光栅的液体密度传感装置的结构示意图。

图2为本实用新型一种基于双布拉格光纤光栅的液体密度传感装置的输出光谱示意图。

图3为输出光谱随被测液体密度变化示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明：

实施例1

如图1所示，本实用新型的结构中，1为广谱光源，2为光隔离器，3为圆柱体，4为光谱仪，5为上光纤夹具，6为下光纤夹具，7为上支撑杆，8为下支撑杆，9为竖直支撑杆，10为基座，还有布拉格光纤光栅FBG1和布拉格光纤光栅FBG2。布拉格光纤光栅FBG1和布拉格光纤光栅FBG2的布拉格波长和透射谱均相同。

按光路顺序，广谱光源1的输出端与光隔离器2的输入端相连，光隔离器2的输出端与布拉格光纤光栅FBG1的一端(上端)光纤相连，布拉格光纤光栅FBG1的另一端(下端)光纤固定于圆柱体3上，并与布拉格光纤光栅FBG2的一端(上端)光纤相连，FBG2的另一端(下端)光纤与光谱仪4的输入端相连。布拉格光纤光栅FBG1的上下端光纤与布拉格光纤光栅FBG2的上下端光纤最好同在圆柱体3的轴线上。

光隔离器2的输出端是通过上光纤夹具5固定于上支撑杆7上，并与布拉格光纤光栅FBG1的一端(上端)光纤相连的。FBG2的另一端(下端)光纤通过下光纤夹具6固定于下支撑杆8上，并与光谱仪4的输入端相连的。上支撑杆7和下支撑杆8通过竖直支撑杆9固定于水平放置的基座10上。上支撑杆7和下支撑杆8最好平行且均与竖直支撑杆9垂直，以保证布拉格光纤光栅FBG1的上下端光纤与布拉格光纤光栅FBG2的上下端光纤同在圆柱体3的轴线上。

实施例2

装置如附图1所示，布拉格光纤光栅FBG1和布拉格光纤光栅FBG2的布拉格波长均为λ_B＝1550nm，光谱仪4波长分辨率为0.05nm，布拉格光纤光栅FBG2的透射谱示意图如附图2所示，在两个布拉格波长之间的位置出现了一个新的峰，称之为“A”峰，当浸没圆柱体的液体密度增大时，圆柱体所受的浮力就会增加，布拉格光纤光栅FBG1所受的轴向拉力减小，布拉格波长左移，而布拉格光纤光栅FBG2所受的轴向拉力增加，布拉格波长右移。布拉格光纤光栅FBG2的透射光谱中“A”峰的功率也随之增加，如附图3，由此可以通过测量“A”峰功率实现对液体的密度的测量。

Claims (3)

1.一种基于双布拉格光纤光栅的液体密度传感装置，其结构有，广谱光源(1)的输出端与光隔离器(2)的输入端相连，光隔离器(2)的输出端通过上光纤夹具(5)固定于上支撑杆(7)上，并与布拉格光纤光栅FBG1的一端光纤相连，布拉格光纤光栅FBG1的另一端光纤固定于圆柱体(3)上，其特征在于，布拉格光纤光栅FBG1的另一端光纤并与布拉格光纤光栅FBG2的一端光纤相连，FBG2的另一端光纤通过下光纤夹具(6)固定于下支撑杆(8)上，并与光谱仪(4)的输入端相连；上支撑杆(7)和下支撑杆(8)通过竖直支撑杆(9)固定于水平放置的基座(10)上，上支撑杆(7)和下支撑杆(8)平行且均与竖直支撑杆(9)垂直；所述的布拉格光纤光栅FBG1和布拉格光纤光栅FBG2的布拉格波长和透射谱均相同。

2.根据权利要求1所述的一种基于双布拉格光纤光栅的液体密度传感装置，其特征在于，所述的圆柱体(3)的制作材料为金属铝，底面积为3cm2，高为6.17cm。

3.根据权利要求1或2所述的一种基于双布拉格光纤光栅的液体密度传感装置，其特征在于，所述的上光纤夹具(5)、下光纤夹具(6)都是能够夹住光纤的带有圆柱形孔的柱体，使光纤不能移动；所述的上支撑杆(7)、下支撑杆(8)和竖直支撑杆(9)是圆柱体形状。