CN210862899U - 基于聚合物光纤微腔和聚合物光纤薄膜的振动传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于振动传感器技术领域，基于聚合物光纤微腔和聚合物光纤薄膜的振动传感器，解决了现有的光纤振动传感器振动检测过程中存在的振动灵敏度低、频带范围小的问题。该振动传感器包括单模石英光纤与聚合物光纤；聚合物光纤的一端通过抗水聚合物胶体与单模石英光纤的一端连接；聚合物光纤的另一端涂覆有聚合物光纤膜；聚合物光纤上具有微腔；在微腔的相对两个内壁上镀有低反金属膜与高反金属膜。利用一小段聚合物光纤跟石英光纤结合可以让聚合物光纤工作于通信波段，降低了系统信号处理的难度和价格，同时利用了聚合物光纤作为振动传感器的优势特点，具有较低的杨氏模量，对外界振动具有超高的灵敏度。

Description

基于聚合物光纤微腔和聚合物光纤薄膜的振动传感器

技术领域

本实用新型属于振动传感器技术领域，具体涉及一种基于聚合物光纤微腔和聚合物光纤薄膜的振动传感器。

背景技术

振动检测是重要的一个检测参数。传统的检测方法主要是基于电类的压电陶瓷检测方法，其频带响应窄，只可以用来测定某一特定频率的振动。另一种方式是基于MEMS的振动加速度计，其频带响应较宽，但是由于外界的电磁干扰，往往会引入较多的噪音信号。另外上述两种在实际使用方面还需要供电方面的复杂问题。

光纤振动传感器由于其固有的抗电磁干扰、频带宽、体积小、高灵敏度，已经引起了高度的重视。传统的石英类光纤振动传感器，往往受制于石英本身的杨氏模量稍大的限制，其对外界的振动灵敏度受到了较多的限制，虽然可以通过在光纤端面设计敏感膜进行外界振动检测，往往制作过程较为复杂，且其对外界振动的频带范围受到限制。而聚合物光纤具有很小的杨氏模量，对外界的振动具有很高的响应特性。但是大部分聚合物光纤器件只能工作在可见光波段，在通信波段具有较高的损耗。

实用新型内容

为了解决现有的光纤振动传感器振动检测过程中存在的振动灵敏度低、频带范围小的问题，本实用新型提供一种新型的基于聚合物光纤微腔和聚合物光纤薄膜的法布里波罗干涉仪振动传感器。

本实用新型的技术方案是提供一种基于聚合物光纤微腔和聚合物光纤薄膜的振动传感器，其特殊之处在于：包括单模石英光纤与聚合物光纤；

上述聚合物光纤的一端通过抗水聚合物胶体与单模石英光纤的一端连接；所述聚合物光纤的另一端涂覆有聚合物光纤膜；

上述聚合物光纤上具有微腔；定义位于聚合物光纤轴向方向的微腔内壁分别为第一内壁与第二内壁；上述第一内壁靠近单模石英光纤，第二内壁远离单模石英光纤；上述第一内壁上镀有低反金属膜，上述第二内壁上镀有高反金属膜。

进一步地，上述单模石英光纤与聚合物光纤的直径相等。

进一步地，上述聚合物光纤通过抗水聚合物胶体与单模石英光纤同轴对接。

进一步地，上述抗水聚合物胶体为UV胶、环氧树脂或聚酯，胶层厚度为50-100um。

进一步地，上述低反金属膜的反射率为30％，厚度是100-500nm

进一步地，上述高反金属膜的反射率为90％，厚度是100-500nm。

进一步地，上述聚合物光纤膜为UV胶、环氧树脂或聚酯，聚合物光纤膜的厚度是50-100um。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型利用一小段聚合物光纤跟石英光纤结合可以让聚合物光纤工作于通信波段，降低了系统信号处理的难度和价格，同时利用了聚合物光纤作为振动传感器的优势特点，具有较低的杨氏模量，对外界振动具有超高的灵敏度。

附图说明

图1为本实用新型实施例中基于聚合物光纤微腔和聚合物光纤薄膜的振动传感器的结构示意图；

图2为本实用新型实施例中基于聚合物光纤微腔和聚合物光纤薄膜的振动传感器具体应用示意图；

图中附图标记为：1-单模石英光纤，2-聚合物光纤，3-微腔，4-高反金属模，5-低反金属模，6-抗水聚合物胶体，7-耦合器，8-光源，9-探测器，10-聚合物光纤膜。

具体实施方式

以下结合附图及具体实施例对本实用新型进行进一步地描述。

从图1可以看出，本实用新型传感器包括单模石英光纤1以及聚合物光纤2，通过抗水聚合物胶体6材料将一小段聚合物光纤2接到单模石英光纤1的一端，该聚合物光纤2上有一微腔3，微腔3的左端镀低反金属模5，右端镀高反金属模4。其中聚合物光纤2的左端与单模石英光纤1连接，聚合物光纤2的右端涂覆有聚合物光纤膜10。本实施例中选取的抗水聚合物胶体为UV胶、环氧树脂或聚酯，胶层的涂覆厚度为20-50um；低反金属模的反射率为30％，低反金属模的膜层厚度为100-500nm；高反金属模的反射率为90％，高反金属模的膜层厚度为100-500nm；聚合物光纤薄膜为UV胶、环氧树脂或聚酯，其膜层厚度是50-100um。

当光入射到微腔结构后，在微腔内将发生法布里波罗光学干涉效应。聚合物光纤和聚合物光纤薄膜将同时对外界的振动响应，两者的共同响应会导致微腔的腔长的变化，从而导致该传感器光谱的调制。选用单模激光器作为光源，被外界扰动的传感器的反射光谱的漂移会对该激光器的波长进行强度调制，通过检测该强度的变化即可实现对外界振动的检测。

需要理解的是，本实施例中方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；另外，需要注意的是，图1、图2均仅作为示例，其并非是按照等比例的条件绘制的，并且不应该以此作为对本实用新型实际要求的保护范围构成限制。

Claims (7)

1.一种基于聚合物光纤微腔和聚合物光纤薄膜的振动传感器，其特征在于：包括单模石英光纤(1)与聚合物光纤(2)；

所述聚合物光纤(2)的一端通过抗水聚合物胶体(6)与单模石英光纤(1)的一端连接；所述聚合物光纤(2)的另一端涂覆有聚合物光纤膜(10)；

所述聚合物光纤(2)上具有微腔(3)；定义位于聚合物光纤轴向方向的微腔内壁分别为第一内壁与第二内壁；所述第一内壁靠近单模石英光纤，第二内壁远离单模石英光纤；所述第一内壁上镀有低反金属膜(5)，所述第二内壁上镀有高反金属膜(4)。

2.根据权利要求1所述的基于聚合物光纤微腔和聚合物光纤薄膜的振动传感器，其特征在于：所述单模石英光纤(1)与聚合物光纤(2)的直径相等。

3.根据权利要求2所述的基于聚合物光纤微腔和聚合物光纤薄膜的振动传感器，其特征在于：所述聚合物光纤(2)通过抗水聚合物胶体(6)与单模石英光纤(1)同轴对接。

4.根据权利要求3所述的基于聚合物光纤微腔和聚合物光纤薄膜的振动传感器，其特征在于：所述抗水聚合物胶体(6)为UV胶、环氧树脂或聚酯，胶层厚度为50-100um。

5.根据权利要求4所述的基于聚合物光纤微腔和聚合物光纤薄膜的振动传感器，其特征在于：所述低反金属膜(5)的反射率为30％，厚度是100-500nm。

6.根据权利要求5所述的基于聚合物光纤微腔和聚合物光纤薄膜的振动传感器，其特征在于：所述高反金属膜(4)的反射率为90％，厚度是100-500nm。

7.根据权利要求6所述的基于聚合物光纤微腔和聚合物光纤薄膜的振动传感器，其特征在于：所述聚合物光纤膜(10)为UV胶、环氧树脂或聚酯，聚合物光纤膜的厚度是50-100um。

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