一种基于球形结构和多模光纤的双参量光纤传感器的制造方法
【专利摘要】一种基于球形结构和多模光纤的双参量光纤传感器，由入射端单模光纤、球形结构光纤a、中间段多模光纤、球形结构光纤b和出射端单模光纤串联组成，入射端单模光纤的前端与宽带光源连接，出射端单模光纤的后端与光谱分析仪连接；球形结构光纤a、b由单模光纤端面放电形成；间段多模光纤作为传感区域输出的信号包含不同模式的干涉峰，根据不同干涉峰对温度和液位敏感度差异，结合敏感方程，实现同时对温度和液位的测量。本发明的优点是：该光纤传感器，结构简单、容易制作，输出信号中存在不同模式的干涉峰，根据其对温度和液位的不同敏感性，可实现对温度和液位的同时测量；该的光纤传感器制作成本低、测量精度高、实用性强，适于推广应用。
【专利说明】一种基于球形结构和多模光纤的双参量光纤传感器
【技术领域】
[0001]本发明属于光纤传感【技术领域】，特别是一种基于球形结构和多模光纤的双参量光纤传感器。
【背景技术】
[0002]光纤传感去因其灵敏度高、抗电磁干扰、电绝缘性好、耐腐蚀、体积小、重量轻等优点而备受广大研究学者的重视。温度传感器、应变传感器、折射率传感器和液位传感器等相继被研制出并投入使用。干涉型光纤传感器和传统光纤传感器相比，灵敏度高和分辨率高，动态响应范围大，成本低。
[0003]温度是作为衡量客观物质世界运动及其存在状态的一个重要物理量，温度信息的获得，可使人们更好地掌握客观世界的内在规律；液位在工业生产过程中是一个很重要的控制参数，在油气集输、储运系统中，液位的测量与控制，对于计量油水罐介质容量，维持容器物料的平衡，保证正常生产和设备安全至关重要。。
【发明内容】
[0004]本发明目的是提供一种基于球形结构和多模光纤的双参量光纤传感器，该光纤传感器结构简单、容易制作，输出信号中存在不同模式的干涉峰，根据其对温度和液位的不同敏感性,可以实现对温度和液位的同时测量。
[0005]本发明的技术方案:
一种基于球形结构和多模光纤的双参量光纤传感器，由入射端单模光纤、球形结构光纤a、中间段多模光纤、球形结构光纤b和出射端单模光纤串联组成，入射端单模光纤的前端与宽带光源连接，出射端单模光纤的后端与光谱分析仪连接，入射端单模光纤和出射端单模光纤的直径为125μm;球形结构光纤a、b由单模光纤端面放电形成，作为模式耦合器，放电强度为100-130bit，放电时间为1700-1800ms ;中间段多模光纤的芯径10-65 μ m、长度为为20-40_，中间段多模光纤作为传感区域输出的信号包含不同模式的干涉峰，根据不同干涉峰对温度和液位敏感度差异，结合敏感方程，实现同时对温度和液位的测量。
[0006]本发明的优点和有益效果是:
该光纤传感器，结构简单、容易制作，输出信号中存在不同模式的干涉峰，根据其对温度和液位的不同敏感性，可以实现对温度和液位的同时测量；该的光纤传感器制作成本低、测量精度高、实用性强，适于推广应用。
【专利附图】
【附图说明】
[0007]图1为该光纤传感器结构示意图。
[0008]图2为该光纤传感器的输出信号谱。
[0009]图中:1.入射端单模光纤 2.球形结构光纤a 3.中间段多模光纤 4.球形结构光纤b 5.出射端多模光纤 6.宽带光源 7.光谱分析仪。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0011]实施例:
一种基于球形结构和多模光纤的双参量光纤传感器，如图1所不，由入射端单模光纤1、球形结构光纤a2、中间段多模光纤3、球形结构光纤b4和出射端单模光纤5串联组成,入射端单模光纤I的前端与宽带光源6连接，出射端单模光纤5的后端与光谱分析仪7连接，入射端单模光纤I和出射端单模光纤5的直径为125 μ m ;球形结构光纤a2、b4由单模光纤端面放电形成，作为模式稱合器，放电强度为120bit,放电时间为1750ms ;中间段多模光纤的芯径50μηι、长度为为30mm,中间段多模光纤作为传感区域输出的信号包含不同模式的干涉峰，根据不同干涉峰对温度和液位敏感度差异，结合敏感方程，实现同时对温度和液位的测量。
[0012]本发明的光路传输顺序为:宽带光源6的光经入射端单模光纤I进入球形结构光纤a2，激励起高阶模式，引起光场的重新分布，继而耦合到多模光纤3，激励起多模光纤3中的纤芯和包层的各种模式。满足相位匹配条件的模式发生干涉，叠加的干涉信号经球形结构光纤b4耦合到输出端单模光纤5中进行输出。通过光谱分析仪可以观测不同干涉峰的特征波长随温度、液位的变化。
[0013]图2为该光纤传感器的输出信号谱。在1540_1580nm观测范围内存两个波谷，SP波谷I和波谷2，根据波谷I和波谷2随温度和液位变化的漂移量存在差异，可实现温度和液位同时测量。
[0014]本发明提出的这种干涉型光纤传感器，根据传输谱图中干涉峰波长的漂移量就可得知温度和液位的量值，实现了温度和液位的同时测量。该传感器具有体积小，结构简单，制作容易，成本低等优点，可广泛应用于国防、工业生产以及民用领域、生物化学等传感领域。
【权利要求】
1.一种基于球形结构和多模光纤的双参量光纤传感器，其特征在于:由入射端单模光纤、球形结构光纤a、中间段多模光纤、球形结构光纤b和出射端单模光纤串联组成,入射端单模光纤的前端与宽带光源连接，出射端单模光纤的后端与光谱分析仪连接，入射端单模光纤和出射端单模光纤的直径为125 μ m ;球形结构光纤a、b由单模光纤端面放电形成,作为模式稱合器，放电强度为100-130bit,放电时间为1700-1800ms ;中间段多模光纤的芯径10-65 μ m、长度为为20-40mm,中间段多模光纤作为传感区域输出的信号包含不同模式的干涉峰，根据不同干涉峰对温度和液位敏感度差异，结合敏感方程，实现同时对温度和液位的测量。
【文档编号】G01D5/26GK104236601SQ201410530006
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年10月10日 优先权日:2014年10月10日
【发明者】童峥嵘, 苏军, 曹晔, 栾盼盼 申请人:天津理工大学