一种同时测量双参数的传感器及其制备方法

【】本发明属于光纤传感领域，尤其涉及一种同时测量双参数的传感器及其制备方法。

背景技术

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背景技术：

1、多参数测量传感器在工业等诸多领域应用非常广泛。在制造业、化工行业、生物工程等应用领域的生产加工过程，均涉及到对于多个物理量的同时监测，包括对温度、压力、折射率、弯曲、振动等多种参量。目前常见的电学传感器，一般仅能实现对某一物理量的测量，且其传感过程包含了电信号的转换，传输以及处理等过程，在实际应用时则可能会受到环境电场的影响。此外电子器件的供电、以及器件老化带来的维护困难，使得该类型传感器在实际应用中受到诸多限制。

2、基于光纤结构的传感器具有很多传统传感器所不能比拟的优点，比如耐高压、抗腐蚀、抗电磁干扰等，且体积小，重量轻，灵敏度较高。基于多传感元的光纤传感器可实现对不同物理量的检测。

3、然而，随着工业技术的发展，工业生产面对的工况越发复杂，多种物理量会同时影响测试对象，不同物理量之间存在着传感串扰等问题，尤其是温度对其他参数的测量精度有较大影响，使得市场上对多参数测量的传感器需求越来越多也越来越难以满足，亟需一种能实现多种参数测量的传感器。

技术实现思路

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技术实现要素：

1、本发明提供一种同时测量双参数的传感器，所述传感器同时测量目标物体弯曲和温度，所述传感器包括特殊晶体光纤、毛细玻璃管、输入单模光纤和输出单模光纤，其中：

2、所述输入单模光纤连接所述毛细玻璃管的一端，所述毛细玻璃管的另一端连接所述特殊晶体光纤的一端，所述特殊晶体光纤的另一端连接所述输出单模光纤；

3、所述特殊晶体光纤为特殊多孔晶体光纤；

4、所述毛细玻璃管放置在目标物体上；

5、所述输入单模光纤用于外接宽带光源；

6、所述输出单模光纤用于外接光谱测量装置。

7、优选的，所述特殊多孔晶体光纤包括中心孔和多个外围空气孔，其中中心孔设置于所述晶体光纤的中心位置，所述多个外围空气孔位于中心孔外围，所述外围空气孔中的一个或多个中可设置有一定折射率的液体。

8、优选的，所述特殊晶体光纤为七孔光子晶体光纤或九孔光子晶体光纤。

9、优选的，所述空气孔内部的液体折射率大于1.30小于1.50。

10、优选的，所述特殊晶体光纤、毛细玻璃管、输入单模光纤和输出单模光纤之间通过熔接方式连接。

11、优选的，所述毛细玻璃管的长度在1到4cm之间，无涂覆保护层。

12、一种同时测量双参数的传感器的制备方法，包括如下步骤：

13、步骤1，将特殊晶体光纤的一端用胶水封堵住，胶水干后，使用激光烧蚀在胶水上打开晶体光纤外围的任一空气孔，在空气孔内灌入折射率折射率大于1.30小于1.50的液体，随后使用光纤切割刀将该端面切平，得到处理后的晶体光纤；

14、步骤2，去除掉毛细玻璃管的涂覆保护层，将毛细玻璃管的一端切平整，在距该端面2cm距离处切出另外一个平整的端面，得到处理后的毛细玻璃管；

15、将处理后的晶体光纤被切割的一端与毛细玻璃管熔接，得到传感器主体；

16、步骤3，在传感器主体两端分别熔接一个输入单模光纤和输出单模光纤，完成制备。

17、优选的，步骤2中，使用光纤切割刀对毛细玻璃管进行两端的切割。

18、优选的，所述熔接参数设置为放电强度20～60单位，放电时间400～800ms。

19、优选的，所述熔接操作通过光纤熔接机完成。

20、本发明提供一种同时测量双参数的传感器，包括晶体光纤、毛细玻璃管和两个单模光纤，晶体光纤熔接毛细玻璃管后通过单模光纤进行双参数传感测量，可以实现弯曲信息和温度信息的线性反映，整体结构简单，造价低廉，测量快速。

21、本发明还提供一种同时测量双参数的传感器的制备方法，选晶体光纤、毛细玻璃管和两个单模光纤为素材，进行熔接操作，选材便利，操作简单，便于大规模的生产和使用，可以适配多种应用场景。

22、当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

技术特征：

1.一种同时测量双参数的传感器，其特征在于，所述传感器同时测量目标物体弯曲和温度，所述传感器包括特殊晶体光纤、毛细玻璃管、输入单模光纤和输出单模光纤，其中：

2.如权利要求1所述的一种同时测量双参数的传感器，其特征在于，所述特殊多孔晶体光纤包括中心孔和多个外围空气孔，其中中心孔设置于所述晶体光纤的中心位置，所述多个外围空气孔位于中心孔外围，所述外围空气孔中的一个或多个中可设置有一定折射率的液体。

3.如权利要求1所述的一种同时测量双参数的传感器，其特征在于，所述特殊晶体光纤为七孔光子晶体光纤或九孔光子晶体光纤。

4.如权利要求2所述的一种同时测量双参数的传感器，其特征在于，所述空气孔内部的液体折射率大于1.30小于1.50。

5.如权利要求1所述的一种同时测量双参数的传感器，其特征在于，所述特殊晶体光纤、毛细玻璃管、输入单模光纤和输出单模光纤之间通过熔接方式连接。

6.如权利要求1所述的一种同时测量双参数的传感器，其特征在于，所述毛细玻璃管的长度在1到4cm之间，无涂覆保护层。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的同时测量双参数的传感器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

8.如权利要求7所述的一种同时测量双参数的传感器的制备方法，其特征在于，步骤2中，使用光纤切割刀对毛细玻璃管进行两端的切割。

9.如权利要求7所述的一种同时测量双参数的传感器的制备方法，其特征在于，所述熔接参数设置为放电强度20～60单位，放电时间400～800ms。

10.如权利要求7所述的一种同时测量双参数的传感器的制备方法，其特征在于，所述熔接操作通过光纤熔接机完成。

技术总结
本发明属于光纤传感领域，尤其涉及一种同时测量双参数的传感器及其制备方法。包括晶体光纤、毛细玻璃管和两个单模光纤；所述晶体光纤的一端熔接毛细玻璃管的一端，晶体光纤的另一端熔接单模光纤，毛细玻璃管的另一端熔接单模光纤；所述晶体光纤与毛细玻璃管熔接的一端为封堵端，所述封堵端上开设有一个空气孔与外界联通，本传感器可以实现弯曲信息和温度信息的线性反映，整体结构简单，造价低廉，便于大规模的生产和使用，测量快速。本发明提供的制备方法，选晶体光纤、毛细玻璃管和两个单模光纤为素材，进行熔接操作，选材便利，操作简单，便于大规模的生产和使用，可以适配多种应用场景。

技术研发人员：姚陆锋,刘书辉,王哲
受保护的技术使用者：中国人民解放军海军工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/29