一种纵向分布式表面等离子体波传感器的制造方法

文档序号:8317599阅读:262来源:国知局
一种纵向分布式表面等离子体波传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种气、液体特征参数测试用的传感器,特别是一种纵向分布式表面等离子体波传感器。
【背景技术】
[0002]九十年代初光纤表面等离子体波传感器是世界各国学者争先研究的课题,1997年德国人马蒂亚斯?劳首先发明并提出了一种光纤表面等离子体波传感器。这种传感器具有适当的能量,并适用于多模纤维,消除了由于选用多种不同的模式而造成有害的谐振传播。该方法实现了具有表面等离子体波激发涂层或类似的涂层体系,从而达到测定不同介质折射系数的目的。但也存在一些缺陷:1、传感区域小,灵敏度较低;2、传感器的镀膜加工及其困难,进度不易控制;3、一个系统中只有一个传感头。如果要实现对一定范围的气体或液体的分布进行测试时,需要多个系统,从而成本很大,测试结果的一致性较差。为此,我们提出了纵向分布式光纤表面等离子体波传感器的概念,并设计了成型产品,从而实现了采用一套分析系统可以实时连续的对气体或液体的分布特性进行测试。该系统结构简单、成本低廉、技术可靠。由于采用光谱分析法,所以对光源的要求相对较低。

【发明内容】

[0003]本发明的目的是提供一种便于加工且有利于灵敏度的提高的纵向分布式表面等离子体波传感器,它能采集被测对象的分布特性并使测试系统具有结构简单的优点,有利于系统测试结果一致性的提高。
[0004]为了实现上述目的,本发明的技术方案如下:
[0005]纵向分布式表面等离子体波传感器是由接口和传感元件组成,传感元件由反射层、传感层和光纤组成,反射层和传感层交替覆于导光纤维的外周面上,反射层为该层折射率大于导光纤维折射率的反射层。
[0006]技术效果:1)由于本发明的传感层可以包覆于导光纤维的外周面上,故传感层可以沿导光纤维进行轴向延伸,从而可以实现传感区域的扩大,提高灵敏度。2)包覆于导光纤维外周而面的传感层相对于现有技术的圆锥形传感层来说,具有便于加工的优点。3)由于本发明的传感层可以位于导光纤维的不同轴向位置,因此可以采集被测对象分布特性的信号,只需要一套测试分析系统组合便可实现被测对象的分布特性的测试,从而可以提高测试结果的一致性,具有结构简单、成本低且技术可靠的优点。4)反射镜的技术措施使本发明具有光匹配容易的优点。5)调制层的技术措施更容易实现纵向分布式传感器。
【附图说明】
[0007]图1是本发明的结构示意图
[0008]图2是本发明的A-A结构剖视图
【具体实施方式】
[0009]本发明是一种纵向分布式表面等离子体波传感器,由接口 I和传感元件组成,其特征在于传感元件由反射层2、传感层3和导光纤维4组成,反射层2和传感层3交替覆于导光纤维4的外周面上,反射层2为该层折射率大于导光纤维折射率的反射层。例如:金层、银层、铜层或铝层等,位于不同位置的传感层即可以采用不同材质的金属层,也可以采用相同材质的金属层。本发明方案实施中,导光纤维4采用光纤芯,反射层2为光纤套管,在导光纤维4的端部设有反射镜,传感层3呈柱形,在传感层3上设有调制层5,该调制层5既可以是氧化锆层,也可以是氧化钽层。
[0010]制作方法:
[0011]1、对光纤材料的选择要求具有较好的强度和韧度,为不影响被测对象的结构,应合理选择光纤尺寸。实验当中主要采用了纤芯折射率是1.49的石英光纤。
[0012]2、光纤选定后,对光纤进一步加工,为使传感器减小对灵敏度的影响,通常采用实验的方法来确定最优长度。
[0013]3、用硫酸来腐蚀光纤的涂覆层和包层,同时磨平光纤探头的端面,并进行抛光。
[0014]4、传感层种类的选择,可用于表面等离子体波传感器的传感层由金、银、铜、铝等材料。通常采用金或银,如果要求传感器的长期稳定性要好,,应采用金。
[0015]5、最后一步对准备好的光纤进行镀膜,由于不同的传感层厚度,光纤表面等离子体波传感器将有不同的共振波长,通常用实验的方法来确定各段传感层的厚度。
[0016]本发明可以用于纵向分布式光纤表面等离子体波传感器测试系统与传统的光纤表面等离子体波传感器相类似(为了方便,以三个传感区域为例)。输入信号仍然是白光光源,由于每个传感区域的共振波长互不相同,当把传感器置入某一合适均匀的介质中时,各传感区域发生了表面等离子体共振,将会出现多个不同的凹谷,当把该传感器置入被测对象中,被测对象变化的不均匀则对应其不同的位置,变化信息不同则应对于不同传感区域共振波长的移动不同。建立每个传感区域的共振波长与检测对象内部参数之间的关系,则可实现采用同一套测试系统对检测对象实现多点检测和监测。此外,由于表面等离子体波共振传感器容易受到稳定的干扰,可使某个传感区域作温度补偿,令其置入未变化的检测对象中,在整个检测中不参与检测,只反映环境温度的影响。这样可使其它传感区域的共振波长变化值减去该温度补偿区域共振波长变化值,即可实现温度补偿和修正。
【主权项】
1.一种纵向分布式表面等离子体波传感器,其特征在于:由接口(I)和传感元件组成,传感元件由反射层(2)、传感层(3)和导光纤维(4)组成,反射层(2)和传感层(3)交替覆于导光纤维(4)的外周面上,反射层(2)为该层折射率大于导光纤维折射率的反射层。
【专利摘要】本发明公开了一种纵向分布式表面等离子体波传感器,所述的传感器由接口和传感元件组成,传感元件由反射层、传感层和光纤组成,反射层和传感层交替覆于导光纤维的外周面上,反射层为该层折射率大于导光纤维折射率的反射层。由于本发明的传感层可以包覆于导光纤维的外周面上,故传感层可以沿导光纤维进行轴向延伸,从而可以实现传感区域的扩大,提高灵敏度。包覆于导光纤维外周而面的传感层相对于现有技术的圆锥形传感层来说,具有便于加工的优点。
【IPC分类】G01N21-41
【公开号】CN104634757
【申请号】CN201310578589
【发明人】鞠洪建
【申请人】大连康赛谱科技发展有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2013年11月14日
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