一种基于长周期光纤光栅的弯曲传感器的制作方法

本发明提供一种弯曲传感器，尤其涉及一种光纤弯曲传感器。

背景技术：

光纤弯曲传感器是工程领域中应用最广泛，技术最成熟的光纤传感器之一。光纤弯曲传感器作为一种新型的弯曲传感器技术，具有抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、质量轻和体积小等优点，近年来引起了人们极大的兴趣。在石油、能源、医药、航空、核工业等领域都有着广泛的应用，对于保障大型设施安全、防止恶性和灾难性事故发生具有非常重要的意义。

比如公开号为CN 106917343 A，专利名称为一种带空气间隙的光纤弯曲传感器及弯曲测量方法的中国发明专利，公开了一种带空气间隙的光纤弯曲传感器，其采用单模阶跃光纤，并在光纤的上部开设一个一定宽度和深度的间隙，构成带空气间隙的光纤弯曲传感器，将带空气间隙的光纤弯曲传感器粘贴在测量结构上，开口端向外侧，当光纤跟随测量结构发生弯曲时，随着弯曲角度的变化，通过这个空气间隙的光强也发生变化，通过测量通过空气间隙的光强衰减得到测量结构的弯曲半径。其可以直接测量光强，不需要昂贵的光谱分析仪等设备，同时提高了测量灵敏度。存在的缺点是：弯曲角度过大时光纤上部的间隙易断裂，而且空气中的杂散光极易对测量结果产生影响。

再比如公开号为CN 203785642A，专利名称为一种基于花生型结构的全光纤弯曲传感器的中国发明专利，公开了一种基于花生型结构的全光纤弯曲传感器，其将布拉格光纤光栅充当反射镜，与花生型结构模块构成传感器的传感头，利用弯曲只对包层模功率产生影响且包层模功率与弯曲曲率成线性关系，通过测得包层模功率实现弯曲测量。其具有测量范围大、耐腐蚀、结构简单、温度不敏感等优点。存在的缺点是：花生结构的设计需要特定的参数设计，制作不易，而且布拉格光纤光栅比长周期光纤光栅的灵敏度较低，刻蚀布拉格光纤光栅比长周期光纤光栅的工艺复杂，成本较高。

技术实现要素：

为了解决上述现有技术的不足，本实用新型提供一种基于长周期光纤光栅的弯曲传感器，采用长周期光纤光栅且光栅结构为螺旋结构，有效的提高传感器的灵敏度，有效的减少了偏振相关损耗；采用粘弹性的石墨烯聚合物纳米复合材料G-Putty，进一步提高传感器的灵敏度，且有效的保护了光栅结构，使长周期光纤光栅在测量过程中不易被破坏。

本实用新型所采用的技术方案：一种基于长周期光纤光栅的弯曲传感器，包括：宽带光源1，单模光纤，长周期光纤光栅3，光电探测器5；所述的单模光纤包括第一单模光纤2和第二单模光纤4，所述的宽带光源1通过第一单模光纤2连接到长周期光纤光栅3，所述的光电探测器5通过第二单模光纤4连接到长周期光纤光栅3；其特征在于，所述的长周期光纤光栅的栅区结构9为螺旋结构。

所述的长周期光纤光栅3的表面涂覆有粘弹性的石墨烯聚合物纳米复合材料G-Putty8，其厚度为2mm。

本实用新型的有益效果是：

1采用长周期光纤光栅作为传感器，相较于普通的布拉格光纤光栅传感器，其有效提高了传感器的灵敏度，且长周期光纤光栅的栅区结构为螺旋结构，有效的减少了偏振相关损耗。

2长周期光纤光栅的表面涂覆有厚度为2mm的粘弹性的石墨烯聚合物纳米复合材料G-Putty，进一步提高了传感器的灵敏度的同时有效保护了光栅结构，延长了使用寿命。

附图说明

下面结合附图及具体方式对本实用新型作进一步说明。

图1为本实用新型的系统装置图；

图2为本实用新型的长周期光纤光栅的栅区结构图。

图中：1为宽带光源，2为第一单模光纤，3为长周期光纤光栅，4为第二单模光纤，5为光电探测器，6为光纤包层，7为光纤纤芯，8为粘弹性的石墨烯聚合物纳米复合材料G-Putty，9为长周期光纤光栅的栅区结构。

具体实施方式

图1和图2中，一种基于长周期光纤光栅的弯曲传感器，包括：宽带光源1，单模光纤，长周期光纤光栅3，光电探测器5；所述的单模光纤包括第一单模光纤2和第二单模光纤4，所述的宽带光源1通过第一单模光纤2连接到长周期光纤光栅3，所述的光电探测器5通过第二单模光纤4连接到长周期光纤光栅3；所述的长周期光纤光栅的栅区结构9为螺旋结构。

一种基于长周期光纤光栅的弯曲传感器的工作过程：宽带光源1的波长范围长度为1450nm～1650nm，长周期光纤光栅3的周期为550μm，螺距为1290μm，螺旋圈数为10圈。粘弹性的石墨烯聚合物纳米复合材料G-Putty8采用等离子体增强化学气相沉积法涂覆于长周期光纤光栅的栅区结构9表面。宽带光源1通过第一单模光纤2连接到长周期光纤光栅3，光电探测器5通过第二单模光纤4连接到长周期光纤光栅3。当待测物体发生了弯曲，光源发出的光通过长周期光纤光栅3，进入光电探测器5进行光电转换，输出数据信息，即可对待测物的弯曲情况进行定量监测。