CN208488186U - 一种基于光子晶体光纤的温度传感装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于光子晶体光纤的温度传感装置，包括单模光纤和容器，单模光纤的下方熔接有光子晶体光纤，且单模光纤与光子晶体光纤的熔接处设置有小孔ni，单模光纤与2×2耦合器连接，且2×2耦合器与光隔离器连接，所述光隔离器与广谱光源连接，且2×2耦合器与光谱仪连接，光子晶体光纤与感温溶液之间直接接触，所述单模光纤的外侧安装有压夹，且压夹的背面固定有固定板，所述固定板的表面设置有嵌胶块，且固定板的中间安装有固定螺母，所述容器的侧壁内部镶嵌有滑块，且容器位于固定板的外侧。该基于光子晶体光纤的温度传感装置灵敏度高，可以实现对微小温度的变化测量。
Description
技术领域
本实用新型涉及光纤传感器技术领域，具体为一种基于光子晶体光纤的温度传感装置。
背景技术
随着社会工业化的发展，各个领域对温度测量的需求也越来越多，同时对温度传感器也提出了更高的要求，光纤温度传感器因其具有体积小，质量轻、抗电磁干扰、耐腐蚀等优点而得到广泛的研究。
目前传统的温度传感器主要有玻璃液体温度传感器、双金属温度传感器、电阻温度传感器、压力式温度传感器、热敏电阻和温差电偶等等，它们已经被广泛的应用在食品、电子、医疗、化工等方面，但是传统温度传感器普遍存在着精度不高的缺点，当温度变化很小时会产生较大的测量误差。
鉴于以上情况，研制一款灵敏度高，可以实现对微小温度变化测量的光纤温度传感器具有更大的应用价值。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于光子晶体光纤的温度传感装置，以解决上述背景技术中提出的传统温度传感器普遍存在着精度不高的缺点，当温度变化很小时会产生较大的测量误差的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于光子晶体光纤的温度传感装置，包括单模光纤和容器，所述单模光纤的下方熔接有光子晶体光纤，且单模光纤与光子晶体光纤的熔接处设置有小孔，所述单模光纤与2×2耦合器连接，且2×2与光隔离器耦合器与光隔离器连接，所述光隔离器与广谱光源连接，且2×2耦合器与光谱仪连接，所述光子晶体光纤与感温溶液之间直接接触，所述单模光纤的外侧安装有压夹，且压夹的背面固定有固定板，所述固定板的表面设置有嵌胶块，且固定板的中间安装有固定螺母，所述容器的侧壁内部镶嵌有滑块，且容器位于固定板的外侧，所述滑块靠近容器的侧面设置有滚珠，所述容器的左侧固定有玻璃板，且容器的下方设置有环流管，所述环流管的左上方固定有进液管。
优选的，所述光子晶体光纤为带隙引导型光子晶体光纤，且小孔的孔径直径尺寸为50微米，且靠近光子晶体光纤一端。
优选的，所述2×2耦合器各端口输入、输出光纤长度均相同，且输出端功率分配比均为50:50。
优选的，所述感温溶液水平面与单模光纤和光子晶体光纤的熔接处的距离为2mm。
优选的，所述容器与固定板之间尺寸相吻合，且嵌胶块沿固定板的竖直方向均匀分布。
优选的，所述滑块与容器的侧壁之间尺寸相互配合，且滑块与固定螺母之间螺纹尺寸相吻合。
优选的，所述环流管与容器之间通过进液管连通，且环流管关于容器的竖直中心线呈环状均匀分布。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该基于光子晶体光纤的温度传感装置灵敏度高，可以实现对微小温度的变化测量，单模光纤和光子晶体光纤通过熔接机熔接，通过飞秒激光在靠近两根光纤熔接处刻蚀出一个直径为50微米的小孔，感温溶液可以是任意一种体积随着外界温度呈单调性变化的液体，感温溶液表面与单模光纤和光子晶体光纤的熔接处表面形成一个法布里-珀罗腔，当感温溶液温度升高时，其表面张力会增大，进而会在光子晶体光纤中空结构中产生毛细现象，温度越高毛细管中的液体液位越高，毛细管中原来存在的空气会通过小孔排除，这样就改变了法布里-珀罗腔中两个反射面的距离，进而引起法布里-珀罗干涉波长的移动，通过光谱仪就可以检测到干涉波长的移动，从而测出此时的温度值，固定板利用压夹对单模光纤和光子晶体光纤进行夹持固定，固定板卡紧在容器上，利用嵌胶块可以对固定板的圆弧度进行调节，以贴合容器的内壁，滑块用于为固定板提供支撑以及滑动结构基础，利用滑块与容器侧壁之间的配合关系，结合滚珠的结构设置，对滑块进行灵活的上下滑动，并通过固定螺母对滑块进行螺栓紧固，环流管用于向容器中充入感温溶液，避免容器中溶液消耗，影响到法布里-珀罗腔的形成。
附图说明
图1为本实用新型工作原理示意图；
图2为本实用新型结构示意图；
图3为本实用新型滑块与容器侧壁连接结构示意图。
图中：1、单模光纤，2、光子晶体光纤，3、小孔，4、2×2耦合器，5、光隔离器，6、光谱仪，7、广谱光源，8、感温溶液，9、压夹，10、固定板，11、嵌胶块，12、固定螺母，13、容器，14、滑块，15、滚珠，16、玻璃板，17、环流管，18、进液管。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-3，本实用新型提供一种技术方案：一种基于光子晶体光纤的温度传感装置，包括单模光纤1和容器13，单模光纤1的下方熔接有光子晶体光纤2，且单模光纤1与光子晶体光纤2的熔接处设置有小孔3，光子晶体光纤2为带隙引导型光子晶体光纤，且小孔3的孔径直径尺寸为50微米，单模光纤1和光子晶体光纤2通过熔接机熔接，通过飞秒激光在靠近两根光纤熔接处刻蚀出一个直径为50微米的小孔3，且靠近光子晶体光纤一端，单模光纤1与2×2耦合器4连接，且2×2耦合器4与光隔离器5连接，光隔离器5与广谱光源7连接，更具体的是，广谱光源7通过光隔离器5与2×2耦合器4的第一端口相连，2×2耦合器4的第3端口与熔接后的光纤中的单模光纤一端相连，2×2耦合器4的第二端口与光谱仪6相连，且2×2耦合器4与光谱仪6连接，2×2耦合器4各端口输入、输出光纤长度均相同，且输出端功率分配比均为50:50；
光子晶体光纤2与感温溶液8之间直接接触，感温溶液8水平面与单模光纤1和光子晶体光纤2的熔接处的距离为2mm，感温溶液8可以是任意一种体积随着外界温度呈单调性变化的液体，感温溶液8表面与单模光纤1和光子晶体光纤2的熔接处表面形成一个法布里-珀罗腔，当感温溶液8温度升高时，其表面张力会增大，进而会在光子晶体光纤2中空结构中产生毛细现象，温度越高毛细管中的液体液位越高，毛细管中原来存在的空气会通过小孔3排除，这样就改变了法布里-珀罗腔中两个反射面的距离，进而引起法布里-珀罗干涉波长的移动，通过光谱仪6就可以检测到干涉波长的移动，从而测出此时的温度值；
单模光纤1的外侧安装有压夹9，且压夹9的背面固定有固定板10，固定板10的表面设置有嵌胶块11，且固定板10的中间安装有固定螺母12，容器13的侧壁内部镶嵌有滑块14，且容器13位于固定板10的外侧，容器13与固定板10之间尺寸相吻合，且嵌胶块11沿固定板10的竖直方向均匀分布，固定板10利用压夹9对单模光纤1和光子晶体光纤2进行夹持固定，固定板10卡紧在容器13上，利用嵌胶块11可以对固定板10的圆弧度进行调节，以贴合容器13的内壁，滑块14靠近容器13的侧面设置有滚珠15，滑块14与容器13的侧壁之间尺寸相互配合，且滑块14与固定螺母12之间螺纹尺寸相吻合，滑块14用于为固定板10提供支撑以及滑动结构基础，利用滑块14与容器13侧壁之间的配合关系，结合滚珠15的结构设置，对滑块14进行灵活的上下滑动，并通过固定螺母12对滑块14进行螺栓紧固，容器13的左侧固定有玻璃板16，且容器13的下方设置有环流管17，环流管17的左上方固定有进液管18，环流管17与容器13之间通过进液管18连通，且环流管17关于容器13的竖直中心线呈环状均匀分布，环流管17用于向容器13中充入感温溶液8，避免容器13中溶液消耗，影响到法布里-珀罗腔的形成。
本实用新型的另一个目的在于提供一种基于光子晶体光纤的温度传感器装置的测试方法，包括如下步骤：
步骤A，调整装置位置；
步骤B，对感温溶液进行加热，通过光谱仪检测干涉波长的移动，得到实时温度。
工作原理：对于这类的温度传感装置首先将一段单模光纤1与一段光子晶体光纤2进行熔接，通过飞秒激光在靠近两根光纤熔接处刻蚀出一个直径为50微米的小孔3，广谱光源7通过光隔离器5与2×2耦合器4的端口相连，2×2耦合器4的端口与熔接后的光纤中的单模光纤1一端相连，将熔接后的光纤中的光子晶体光纤2一端固定在感温溶液8中，并且感温溶液8水平面与熔接处距离2mm左右，2×2耦合器4的端口与光谱仪6相连，2×2耦合器4的各端口输入、输出光纤长度均相同，输出端功率分配比均为50:50，感温溶液8可以是任意一种体积随着外界温度呈单调性变化的液体，利用滑块14与容器13侧壁之间的配合，结合滚珠15的结构设置，对滑块14进行灵活的上下滑动，通过固定螺母12对调节好的滑块14进行螺栓紧固，整个固定板10相对容器13的位置得到调整，玻璃板16用于监测容器13内部的溶液液面高度，环流管17用于通入感温溶液8，保证容器13中感温溶液8的容量时刻处于正常范围，压夹9用于夹持光纤，感温溶液8表面与单模光纤1和光子晶体光纤2的熔接处表面形成一个法布里-珀罗腔，当感温溶液8温度升高时，其表面张力会增大，进而会在光子晶体光纤2中空结构中产生毛细现象，温度越高毛细管中的液体液位越高，毛细管中原来存在的空气会通过小孔3排除，这样就改变了法布里-珀罗腔中两个反射面的距离，进而引起法布里-珀罗干涉波长的移动，通过光谱仪6就可以检测到干涉波长的移动，从而测出此时的温度值，就这样完成整个温度传感装置的使用过程。
尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种基于光子晶体光纤的温度传感装置，包括单模光纤(1)和容器(13)，其特征在于：所述单模光纤(1)的下方熔接有光子晶体光纤(2)，且单模光纤(1)与光子晶体光纤(2)的熔接处设置有小孔(3)，所述单模光纤(1)与2×2耦合器(4)连接，且2×2耦合器(4)与光隔离器(5)连接，所述光隔离器(5)与广谱光源(7)连接，且2×2耦合器(4)与光谱仪(6)连接，所述光子晶体光纤(2)与感温溶液(8)之间直接接触，所述单模光纤(1)的外侧安装有压夹(9)，且压夹(9)的背面固定有固定板(10)，所述固定板(10)的表面设置有嵌胶块(11)，且固定板(10)的中间安装有固定螺母(12)，所述容器(13)的侧壁内部镶嵌有滑块(14)，且容器(13)位于固定板(10)的外侧，所述滑块(14)靠近容器(13)的侧面设置有滚珠(15)，所述容器(13)的左侧固定有玻璃板(16)，且容器(13)的下方设置有环流管(17)，所述环流管(17)的左上方固定有进液管(18)。
2.根据权利要求1所述的一种基于光子晶体光纤的温度传感装置，其特征在于：所述光子晶体光纤(2)为带隙引导型光子晶体光纤，小孔(3)的孔径直径尺寸为50微米且靠近光子晶体光纤一端。
3.根据权利要求1所述的一种基于光子晶体光纤的温度传感装置，其特征在于：所述2×2耦合器(4)各端口输入、输出光纤长度均相同，且输出端功率分配比均为50:50。
4.根据权利要求1所述的一种基于光子晶体光纤的温度传感装置，其特征在于：所述感温溶液(8)水平面与单模光纤(1)和光子晶体光纤(2)的熔接处的距离为2mm。
5.根据权利要求1所述的一种基于光子晶体光纤的温度传感装置，其特征在于：所述容器(13)与固定板(10)之间尺寸相吻合，且嵌胶块(11)沿固定板(10)的竖直方向均匀分布。
6.根据权利要求1所述的一种基于光子晶体光纤的温度传感装置，其特征在于：所述滑块(14)与容器(13)的侧壁之间尺寸相互配合，且滑块(14)与固定螺母(12)之间螺纹尺寸相吻合。
7.根据权利要求1所述的一种基于光子晶体光纤的温度传感装置，其特征在于：所述环流管(17)与容器(13)之间通过进液管(18)连通，且环流管(17)关于容器(13)的竖直中心线呈环状均匀分布。
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| CN108362395A (zh) * | 2018-05-18 | 2018-08-03 | 深圳市博讯飞扬科技有限公司 | 一种基于光子晶体光纤的温度传感装置及其测试方法 |
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| CN108362395B (zh) * | 2018-05-18 | 2024-01-19 | 动力博石(广东)智能装备有限公司 | 一种基于光子晶体光纤的温度传感装置及其测试方法 |
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