基于局部微结构长周期光纤光栅的温度曲率同时测量的方法
【专利摘要】一种基于局部微结构长周期光纤光栅（LMSLPFG）的温度曲率（双参量）同时测量的方法。属于光纤传感【技术领域】。所述LMSLPFG的特点是在栅区的包层区域具有局部缺陷，实际制作时通过质量浓度为20%的氢氟酸对传统长周期光纤光栅（LPFG）进行包层腐蚀来实现，腐蚀程度为在其光谱图中的透射阻带中打开一个透射通带为止。使用LMSLPFG进行传感实验，从研究两个透射阻带和透射通带的温度和弯曲特性出发，找到一个针对该LMSLPFG的敏感矩阵，并根据该敏感矩阵在已知透射阻带以及透射通带的波长改变量的情况下获知LMSLPFG的温度以及弯曲曲率。本发明能够仅用单根LMSLPFG实现对温度和弯曲曲率的同时测量。
【专利说明】基于局部微结构长周期光纤光栅的温度曲率同时测量的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于光纤传感【技术领域】，特别是涉及双参量(温度、弯曲曲率)光纤传感技术。
【背景技术】
[0002]光纤传感器技术是20世纪70年代末发展起来的一门崭新的传感器技术，以光纤作为传输介质的光纤通讯，迅猛地发展成为通讯领域的一大产业。在光纤通讯系统中，光纤易受到诸如温度、压力等环境因素的影响，从而导致光强、相位、频率等光波参量发生变化，构成了一种全新的直接交换信息的基础，从而演绎出了光纤传感器这门新技术。
[0003]由于光纤传感器与传统的电传感器在传输介质、传输信号、敏感材料调制参量方面存在显著的不同，所以光纤传感器具有一些常规传感器不可比拟的优点，目前光纤传感器已在很多领域得到广泛的应用，尤其是可为许多传统电传感器难以涉足的极端恶劣场合提供多种参量的新颖而可靠的检测手段。
[0004]近年来，在光纤通信及光传感等领域局部微结构长周期光纤光栅(LMSLPFG)受到越来越多的关注，其对温度、弯曲、折射率、应变等外界环境变化比较敏感。但是由于交叉敏感效应的存在，多个参量的同时测量已成为光传感领域的一个重要热点。目前多是采用由两种或多种传感器组合来解决交叉敏感的问题，但同时也增加了系统的复杂性及成本，也有学者采用特种光纤光栅，但其制作成本较高，在实际应用中也存在一定限制。
【发明内容】
[0005]本发明目的是克服现有技术存在的上述不足，提供一种基于局部微结构长周期光纤光栅(LMSLPFG)的温度曲率同时测量方法。该方法仅用单根局部微结构长周期光纤光栅就可以实现温度与曲率的同时测量。
[0006]首先，本发明提供了一种具有局部微结构的长周期光纤光栅(4)，该光栅在栅区的包层区域(I)具有环形的局部缺陷。
[0007]该光栅的制作方法为:使用宽带光源输入至长周期光纤光栅，通过长周期光纤光栅输出至光谱仪；将一套管(3)套在栅区中央，其中套管(3)的长度小于栅区长度，套管(3)直径大于等于长周期光纤光栅的直径；把质量浓度为20%的氢氟酸溶液注射到套管(3)中对长周期光纤光栅的包层(I)进行腐蚀，观察光谱仪，当光谱图上的透射阻带中打开一个透射通带之后停止腐蚀，此时的光谱图上应当具有两个透射阻带和一个透射通带，得到具有局部微结构的长周期光纤光栅。
[0008]本发明同时提供了一种基于所述的具有局部微结构的长周期光纤光栅的温度曲率同时测量方法，该方法使用单根LMSLPFG，具体步骤为:使用宽带光源输入至LMSLPFG，通过LMSLPFG输出至光谱仪，观察光谱仪显示的光谱图，当透射阻带和透射通带发生波长漂
移时，分别获取透射阻带的波长改变量M和透射通带的波长改变量AI2,使用下式计算获得环境温度变化量AT和弯曲曲率的变化量Μ::
【权利要求】
1.一种具有局部微结构的长周期光纤光栅，其特征在于，所述光栅在栅区的包层区域(I)具有环形的局部缺陷。
2.如权利要求1所述的具有局部微结构的长周期光纤光栅，其特征在于，该光栅的制作方法为:使用宽带光源输入至长周期光纤光栅，通过长周期光纤光栅输出至光谱仪；将一套管(3)套在栅区中央，其中套管(3)的长度小于栅区长度，套管(3)直径大于等于长周期光纤光栅的直径；把质量浓度为20%的氢氟酸溶液注射到套管(3)中对长周期光纤光栅的包层(I)进行腐蚀，观察光谱仪，当光谱图上的透射阻带中打开一个透射通带之后停止腐蚀，此时的光谱图上应当具有两个透射阻带和一个透射通带，得到具有局部微结构的长周期光纤光栅(4)。
3.一种基于权利要求1所述的具有局部微结构的长周期光纤光栅(4)的温度曲率同时测量方法，其特征在于，该方法具体为:使用宽带光源输入至LMSLPFG(4)，通过LMSLPFG(4)输出至光谱仪，观察光谱仪显示的光谱图，当透射阻带和透射通带发生波长漂移时，分别获取透射阻带的波长改变量4毛和透射通带的波长改变量M，使用下式计算获得环境温度变化量AT和弯曲曲率的变化量
【文档编号】G01B11/255GK103557961SQ201310555233
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月11日 优先权日:2013年11月11日
【发明者】曹晔, 刘慧莹, 裴庸惟, 童峥嵘 申请人:天津理工大学