一种基于倾斜光纤光栅熔融拉锥结构的倾角测量传感器的制造方法
【专利摘要】一种基于倾斜光纤光栅熔融拉锥结构的倾角测量传感器，其特征在于：由入射光纤(1)、光纤环形器(2)、连接光纤(3)、倾斜光纤光栅(4)和熔融拉锥结构(5)、毛细套管(6)、出射光纤(7)组成；光纤环形器(2)三个端口按照顺时针方向依次分别与入射光纤(1)以及连接光纤(3)和出射光纤(7)相连接，连接光纤(3)的另一端与倾斜光纤光栅(4)的左端相连接，熔融拉锥结构(5)位于倾斜光纤光栅(4)的中间位置，倾斜光纤光栅(4)和熔融拉锥结构(5)共同组成倾角测量传感头结构，毛细套管(6)包裹于倾斜光纤光栅(4)的表面；本发明灵敏度高、抗外界电磁干扰能力强，可以实现倾角大小和方向的同时测量，具有应用于各类实际工程中的潜力。
【专利说明】一种基于倾斜光纤光栅熔融拉锥结构的倾角测量传感器
【技术领域】
[0001] 一种基于倾斜光纤光栅熔融拉锥结构的倾角测量传感器，属于光纤传感技术领 域。
【背景技术】
[0002] 光纤光栅传感器因其简单的结构和较高的灵敏度而在光纤传感领域中得到了广 泛研究与应用，现已成为光纤通信和传感领域中重要的器件之一。常见的应用包括大型结 构的应变和温度准分布式测量，油（气）井下压力和流量的测量，航天飞机运行状态的监 测，桥梁变形测量等，并且光纤光栅的应用范围随着研究的深入在不断扩大。光纤光栅传 感以其本质安全、不受电磁干扰、灵敏度高、质量轻、体积小、易于复用（网络）、可远距离遥 测、能埋入工程结构等特点而在传感领域备受关注并且得到广泛应用，已成为传感技术发 展的主流方向之一。随着布拉格光栅、长周期光栅以及其他各种光纤光栅刻写技术的逐渐 成熟，越来越多的单参数传感、多参数传感、分布式传感可以方便的利用光纤光栅来实现。
[0003] 倾斜光纤光栅与传统的布拉格光纤光栅类似，但是由于其栅面倾角与光纤轴向不 再垂直而使得前向传输的纤芯模式同时f禹合为后向传输的布拉格纤芯模和包层模。因此， 倾斜光纤光栅同时具备了布拉格光纤光栅和长周期光纤光栅的优点，包层模倏逝场受到外 界环境各种参量变化的影响，从而可以利用激发的纤芯模和包层模对外界参量的变化进行 传感测量。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种基于倾斜光纤光栅熔融拉锥结构的倾角测量传感器。 该装置能够将外围待测倾角的变化量转化为探测信号的强度变化量。具有结构简单、易于 操作、灵敏度高等特点。
[0005] 本发明通过以下技术方案实现：
[0006] -种基于倾斜光纤光栅熔融拉锥结构的倾角测量传感器，其特征在于：由入射光 纤（1)、光纤环形器（2)、连接光纤（3)、倾斜光纤光栅（4)和熔融拉锥结构（5)、毛细套管
[6] 、出射光纤（7)组成；光纤环形器（2)三个端口按照顺时针方向依次分别与入射光纤 (1)以及连接光纤⑶和出射光纤⑵相连接，连接光纤（3)的另一端与倾斜光纤光栅（4) 的左端相连接，熔融拉锥结构（5)位于倾斜光纤光栅（4)的中间位置，倾斜光纤光栅（4)和 熔融拉锥结构（5)共同组成倾角测量传感头结构，毛细套管（6)包裹于倾斜光纤光栅（4) 的表面。
[0007] 所述的基于倾斜光纤光栅熔融拉锥结构的倾角测量传感器，其特征在于：倾斜光 纤光栅（4)长度为22厘米，光栅栅面倾角为10度，左右两部分倾斜光纤光栅均由毛细套管 (6)包裹于表面。
[0008] 所述的基于倾斜光纤光栅熔融拉锥结构的倾角测量传感器，其特征在于：熔融拉 锥结构（5)位于倾斜光纤光栅（4)的中间位置，长度为2厘米，腰椎半径为62.5微米，锥区 结构表面无毛细套管（6)包裹。
[0009] 本发明的工作原理是：倾斜光纤光栅（4)由于在中间位置拉制出熔融拉锥结构 (5)而分割为左右两部分，测量时，左端的倾斜光纤光栅（4)固定在装置上保持不变，右端 的倾斜光纤光栅（4)可以活动，由于毛细套管（6)的保护作用使得倾斜光纤光栅（4)的左 右两部分始终分别保持直线形状而不会弯曲，熔融拉锥结构（5)区域可以自由弯曲实现任 意倾斜角度的变化。
[0010] 入射光经过光纤环形器（2)和连接光纤（3)进入由倾斜光纤光栅（4)和熔融拉锥 结构（5)组成的传感探头后，经过倾角变化调制的反向传输的光再次经过连接光纤（3)和 光纤环形器（2)后进入出射光纤（7)，纤芯模和包层模的光强度分别为：
【权利要求】
1. 一种基于倾斜光纤光栅熔融拉锥结构的倾角测量传感器，其特征在于：由入射光纤 (1)、光纤环形器（2)、连接光纤（3)、倾斜光纤光栅（4)和熔融拉锥结构（5)、毛细套管（6)、 出射光纤（7)组成；光纤环形器（2)三个端口按照顺时针方向依次分别与入射光纤（1)以 及连接光纤（3)和出射光纤（7)相连接，连接光纤（3)的另一端与倾斜光纤光栅（4)的左 端相连接，熔融拉锥结构（5)位于倾斜光纤光栅（4)的中间位置，倾斜光纤光栅（4)和熔融 拉锥结构（5)共同组成倾角测量传感头结构，毛细套管（6)包裹于倾斜光纤光栅（4)的表 面。
2. 根据权利要求1所述的一种基于倾斜光纤光栅熔融拉锥结构的倾角测量传感器，其 特征在于：倾斜光纤光栅（4)长度为22厘米，光栅栅面倾角为10度，左右两部分倾斜光纤 光栅均由毛细套管（6)包裹于表面。
3. 根据权利要求1所述的一种基于倾斜光纤光栅熔融拉锥结构的倾角测量传感器，其 特征在于：熔融拉锥结构（5)位于倾斜光纤光栅（4)的中间位置，长度为2厘米，腰椎半径 为62. 5微米，锥区结构表面无毛细套管（6)包裹。
【文档编号】G01B11/26GK104154883SQ201410356455
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年7月23日 优先权日:2014年7月23日
【发明者】沈常宇, 陈德宝, 刘桦楠, 魏健, 路艳芳 申请人:中国计量学院