一种石墨烯光纤压力传感器及制作方法与测压装置及测压方法与流程

文档序号:12446563阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种石墨烯光纤压力传感器,其特征在于,包括光纤和石墨烯膜;所述光纤的端部设有凹腔,所述石墨烯膜覆盖光纤的端部和凹腔,所述凹腔和石墨烯膜形成法珀腔。

2.根据权利要求1所述的一种石墨烯光纤压力传感器,其特征在于,所述凹腔的腔口直径为80-120微米,深度为30-60微米。

3.根据权利要求1所述的一种石墨烯光纤压力传感器,其特征在于,所述石墨烯膜的厚度为0.3-4纳米。

4.根据权利要求1-3任一所述的一种石墨烯光纤压力传感器的制作方法,其特征在于,包括以下步骤:

S1、使用一定浓度的HF溶液腐蚀光纤的端部,制得凹腔;

S2、将石墨烯膜放入去离子水中,漂浮于去离子水面,用上述带凹腔的光纤端面粘附石墨烯膜,制得石墨烯光纤压力传感器。

5.根据权利要求4所述的一种石墨烯光纤压力传感器的制作方法,其特征在于,所述步骤S1中HF溶液的浓度为30-50%,腐蚀温度为20-30℃。

6.一种适用于权利要求1-3任一所述的一种石墨烯光纤压力传感器的测压装置,其特征在于,包括光源装置、光分束器、光耦合器、若干光电接收器、数据处理器;

所述光分束器将光源装置射出的光按比例分光,一部分光经光耦合器传输至石墨烯光纤压力传感器的法珀腔,反射光由光耦合器接收后传输给光电接收器二;另一部分光传输至光电接收器一;

光电接收器一和光电接收器二的输出端接数据处理器的输入端;

所述数据处理器的输出端接显示装置。

7.根据权利要求6所述的一种石墨烯光纤压力传感器的测压装置,其特征在于,所述光源装置包括宽带光源,所述宽带光源和光分束器之间设有若干并联的输出端接调制器的滤波电路,所述宽带光源的输出端接滤波电路的输入端,光分束器的输入端接调制器的输出端。

8.根据权利要求6所述的一种石墨烯光纤压力传感器的测压装置,其特征在于,所述光电接收器一和光电接收器二的输出端分别设有依次串联的一级放大电路、滤波电路和二级放大电路;所述二级放大电路的输出端接数据采集卡的输入端。

9.根据权利要求6所述的一种石墨烯光纤压力传感器的测压装置,其特征在于,所述光分束器的分光比例为1:99。

10.根据权利要求6所述的一种石墨烯光纤压力传感器的测压装置的测压方法,其特征在于,包括以下步骤:

A1、假设波长为λ1和λ2的光源,其强度分别为I1和I2,调制后其频率分别为f1和f2,然后进行合流;

A2、光分束器讲上述合流的光按一定比例分光,一部分光直接被光电探测器一接收,其对应的电压值为V1(f1,f2),法珀腔对另一部分的两个波长的光的反射率分别为R(λ1)和R(λ2),其参考电压和信号电压分别是V2(f1,f2,R(λ1),R(λ2));

A3、对电压值V1(f1,f2)进行FFT变换,得到频谱上的两个峰M1和M2,分别对应两个频率f1和f2;同样经FFT变换,可以得到V2(f1,f2,R(λ1),R(λ2))的两个不同频率的峰值,即N1和N2;

A4、消除光源的影响:N1/M1和N2/M2;

A5、消除对光路扰动和光电接收器参数漂移的影响:(N1/M1)/(N1/M1+N2/M2),得到的结果只与R(λ1)和R(λ2)有关,即,而反射率变化只与腔长有关,因此上述的比值是只与腔长有关的函数,实现了整套系统的测压。

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