温‑压传感器的制备方法、结构和温‑压测量系统、方法与流程

文档序号:11101628阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种温-压传感器的制备方法,其特征在于,所述方法包括:

将单模光纤的平整端面与石英玻璃管的平整端面进行熔接,并以熔接处为起始位置,切割预置长度的石英玻璃管;

将光纤气泡的球面覆盖所述预置长度的石英玻璃管的切割端口,并对所述光纤气泡与所述切割端口的连接处进行熔接,得到所述石英玻璃管的管腔与所述光纤气泡的球面形成的所述预置长度的法布里-珀罗干涉腔;

沿与所述切割端口平行的方向,将所述光纤气泡的球面进行切割,得到与所述预置长度的石英玻璃的切割端口连接的纳米薄膜;

以所述石英玻璃管与所述单模光纤的连接处为起始位置,利用飞秒激光沿所述单模光纤,写制用于检测温度的光纤布拉格光栅。

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述将光纤气泡的球面覆盖所述预置长度的石英玻璃管的切割端口,并对所述光纤气泡与所述切割端口的连接处进行熔接,具体包括:

通过对所述光纤气泡施加预应力,将所述光纤气泡的球面的凸面包膜置于所述预置长度的石英玻璃管的切割端口内,且与所述石英玻璃管的切割端口紧密贴合;

将光源通过所述单模光纤射向与所述预置长度的石英玻璃管接触的光纤气泡的表面,并通过法布里-珀罗干涉光谱的包络的范围来判定所述光纤气泡的凸面包膜的中心是否位于所述石英玻璃管的中心;

当所述法布里-珀罗干涉光谱的包络的范围最大时,确定所述光纤气泡的凸面包膜的中心在所述石英玻璃管的中心,并将所述光纤气泡与所述石英玻璃管的连接处进行熔接。

3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述以所述石英玻璃管与所述单模光纤的连接处为起始位置,利用飞秒激光沿所述单模光纤,写制用于检测温度的光纤布拉格光栅,具体包括:

将与所述法布里-珀罗干涉结构连接的所述单模光纤,置于显微镜下;

通过所述显微镜将飞秒激光的光斑聚焦于所述单模光纤与所述石英玻璃管的熔接接口,并控制所述飞秒激光在所述单模光纤的纤芯内写制光纤布拉格光栅,所述光纤布拉格光栅的长度小于1mm。

4.一种温-压传感器的结构,其特征在于,所述温-压传感器包括:单模光纤和预置长度的石英玻璃管,所述单模光纤的一端与所述石英玻璃管的一端连接;

所述石英玻璃管的另一端焊接有纳米石英薄膜,使得所述石英玻璃管的管腔与所述石英薄膜形成所述预置长度的法布里-珀罗干涉腔;

所述单模光纤的纤芯内写制有用于检测温度的光纤布拉格光栅。

5.根据权利要求1-4任一项所述的温-压传感器的一种温度和压力的测量系统,其特征在于,所述系统包括:所述温-压传感器和所述信号解调装置;

所述温-压传感器,用于测量待测环境中的温度和压力,并将经过法布里-珀罗干涉腔干涉和光纤布拉格光栅后反射的光信号发送至所述信号解调装置;

所述信号解调装置,用于对所述光信号进行波长解调,得到所述待测环境的温度变化引起的光信号漂移量和所述待测环境的压力变化引起的光信号漂移量;

所述信号解调装置,用于将所述待测环境的温度变化引起的光信号漂移量和所述待测环境压力变化引起的光信号漂移量转换为所述待测环境的温度值和压力值,并将所述温度值和压力值进行显示。

6.根据权利要求5所述的系统,其特征在于,系统包括:

所述信号解调装置,用于将所述待测环境的温度变化引起的光信号漂移量和所述待测环境的压力变化引起的光信号漂移量转换为温度电信号和压力电信号;

所述信号解调装置,用于利用预置补偿值对所述温度电信号和所述压力电信号进行补偿和校准,并利用预设温度修正值和预设压力修正值分别对补偿后的温度电信号和补偿后的压力电信号进行修正;

所述信号解调装置,用于分别将修正后的温度电信号和修正后的压力电信号转换为所述温度值和所述压力值。

7.根据权利要求1-4任一项所述的温-压传感器的一种温度和压力的测量方法,其特征在于,所述方法包括:

所述温-压传感器测量待测环境中的温度和压力,并将经过法布里-珀罗干涉腔干涉后和光纤布拉格光栅反射后的光信号发送至信号解调装置;

所述信号解调装置对所述光信号进行波长解调,得到所述待测环境的温度变化引起的光信号漂移量和所述待测环境的压力变化引起的光信号漂移量;

所述信号解调装置将所述待测环境的温度变化引起的光信号漂移量和所述待测环境的压力变化引起的光信号漂移量转换为所述待测环境的温度值和压力值,并将所述温度值和压力值进行显示。

8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述信号解调装置将所述待测环境的温度变化引起的光信号漂移量和所述待测环境的压力变化引起的光信号漂移量转换为所述待测环境的温度值和压力值,并将所述温度值和压力值进行显示,具体包括:

所述信号解调装置将所述待测环境的温度变化引起的光信号漂移量和所述待测环境的压力变化引起的光信号漂移量转换为温度电信号和压力电信号;

所述信号解调装置利用预置补偿值对所述温度电信号和所述压力电信号进行补偿和校准,并利用预设温度修正值和预设压力修正值分别对补偿后的温度电信号和补偿后的压力电信号进行修正;

所述信号解调装置分别将修正后的温度电信号和修正后的压力电信号转换为所述温度值和所述压力值。

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