F-P干涉仪构成的光纤位移传感器

设计了一款基于光纤法布里-珀罗(F-P)干涉仪型的位移传感器.首先将单模光纤和无芯光纤拼接在一起,把无芯光纤的末端切成平面,然后把该结构固定在精密位移平台上,最后在无芯光纤末端位置处垂直放置一面全反镜,构成一个复合的F-P干涉仪.实验中,调节精密位移平台上的千分尺来改变无芯光纤与平面镜镜面的距离,从而改变F-P干涉仪的...     

基于飞秒激光直写F-P腔的位移与应力传感特性研究北大核心CSCD

设计了一款基于飞秒激光直写的法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)干涉型光纤传感器,实现了位移与外部应变双参数的测量,研究了该传感器的实现原理,并进行实验验证。首先用飞秒脉冲激光在标准单模光纤(single mode fiber,SMF)的纤芯的纵向上刻两道长度为48μm的线,两线间的距离为105μm,形成一个F-P谐振腔,将该结构的其中一端切平,与一个全反镜共同形成一个复合的干涉仪,从而构成位移传感器;再将切平的那一端打结,又可以进行应力的测量。实验结果表明,该结构在Dip1位置的位移灵敏度为-440.3 pm/μm,线性拟合系数为0.9903;该结构打结后,可以测得Dip2位置的应变灵敏度为1.2 pm/με,线性拟合系数为0.9924。传感器制作简单,成本低,结构微小,线性度良好,容易重复。该传感器在位移传感和应变传感领域中均具有一定的实用价值。     

基于细芯光纤与双球结构的温度湿度传感器

为了实现多参量的同时测量,制作了一种将两根单模光纤的一端起球后,并在中间熔接一根3.4 cm长的细芯光纤;然后在细芯中间拉锥,从而构成马赫—曾德尔干涉仪;利用传感器透射谱中特定波长范围内的不同谐振峰,完成温度与相对湿度的同时测量.结果表明:传感器透射谱谐振峰波谷Dip1和波峰Dip2的中心波长随温度变化、相对湿度变化均...     

细芯锥形光纤构成的温度与折射率同时测量传感器

在工程实际中,具有多参量同时测量功能的光纤传感器有很大的市场需求。为了实现多参量的同时测量,提出了一种“单模—无芯—细芯—无芯—单模”光纤熔接与拉锥的马赫-泽德尔干涉仪传感器。细芯光纤作为传感器的主要传感元件,利用多功能光纤熔接拉锥机对细芯光纤进行了精准拉锥,提高了传感器对环境温度与折射率的敏感度。研究了传感器对环境温度与折射率的传感特性,利用传感器透射谱中2个谐振峰波谷的温度和折射率灵敏度,构建测量矩阵,消除了交叉敏感,完成了温度与折射率的同时测量。实验结果表明：传感器透射谱谐振峰波谷的中心波长随温度变化、折射率变化均有很好的线性关系,最大温度灵敏度达到33.63 pm/℃,最大折射率灵敏度为-135 nm/RIU。该传感器尺寸小、集成度高、结构简单、制作容易、灵敏度高,在工业、国防、民用等领域有一定的应用价值。     

长周期光纤光栅构成的迈克尔逊干涉仪及其传感应用

利用高频CO2激光器刻写了性能优良的长周期光纤光栅,然后在长周期光纤光栅近端用光纤切割刀切割出一个光滑的反射面,利用该反射面与长周期光纤光栅一起构成一个简捷的在线光纤迈克尔逊干涉仪.实验研究发现干涉仪的反射谱谐振峰波长随环境温度与轴向应变线性漂移,通过解调波长的漂移量能够测量出环境温度与轴向应变.实验获得温度灵敏度为47.76 pm/℃,应变灵敏度为1.805 pm/με.设计的干涉仪结构简单,制作容易,成本低,灵敏度高,能够用于环境温度与轴向应变的测量.它在环境监测、大型建筑健康监控、工业生产等方面具有一定的应用前景.     

细芯长周期光纤光栅构成的湿度传感器

利用高频CO₂激光器分别在细芯光纤和普通单模光纤中刻写了光栅周期参数相同的长周期光纤光栅,然后采用提拉法分别在这两个长周期光纤光栅的包层表面涂覆了聚乙烯醇(PVA)薄膜,构造了两款光纤湿度传感器。对比研究了这两款光纤湿度传感器的湿度与温度传感特性。实验结果表明,两款湿度传感器通过解调透射谱的波长偏移,实现了环境相对湿度(RH)的测量。同时,在环境湿度高时具有很高的湿度灵敏度,在环境湿度低时灵敏度较低。细芯长周期光纤光栅湿度传感器对湿度变化的响应时间短响应速度更快,同时它对环境温度变化的敏感度低,环境温度变化对湿度测量交叉敏感小。设计的湿度传感器结构简单、成本低、制作方便、灵敏度高、响应快速,在分析化学、环境监测和生物传感方面有一定应用前景。     

基于LPFG与锥形光纤级联的温度与应变测量传感器

工程中对具有多参量同时测量功能的光纤传感器有很大的市场需求.为了实现多参量的同时测量,将长周期光纤光栅(LPFG)与锥形光纤级联构成传感器,研究了传感器对环境温度与轴向应变的传感特性,利用传感器透射谱中2个谐振峰波谷的温度和应变灵敏度构建测量矩阵,消除了交叉敏感,完成了温度与轴向应变的同时测量.实验结果表明:传感器透射...     

飞秒激光在单模光纤中直写折射率修饰区用于高温测量

在工业生产与科学研究中,常会遇到高温测量,光 纤高温传感器有很大的市场需求。本文提出并演 示了一款新颖的迈克尔逊干涉仪高温传感器,迈克尔逊干涉仪是由飞秒激光在单模光纤纤芯 诱导的折射率 修饰区与光纤光滑的端面形成。折射率修饰区是用飞秒激光直接在单模光纤纤芯写成,它消 除了传统干涉 仪制造中所需的拼接或拉锥过程,显著提高了传感器的鲁棒性。实验研究发现该传感器具有 较好的高温敏 感性,最高测量温度达到600 ℃,线性度达99.57%,高温灵敏度为16.9 p m/℃。设计的传感器结构非常简单,可用于油气田开发和石油探测等领域的远距离温度测量。     

LPFG与无芯光纤级联的折射率与温度同时测量传感器

为了满足工业生产与科学研究对折射率与温度同 时测量的需求,一款新型光纤传感器被设计了。传 感器是利用无芯光纤(no-core fiber,NCF)与长周期光纤光栅(long period fiber grating,LPFG)级联构成,其中NCF对折射率比 较敏感,LPFG 对温度较敏感。实验选择传感器透射谱谐振峰波谷Dip 3(由NCF激发)和Dip 4(由LPFG 激发)来进行环境 温度与折射率测量。实验发现Dip 3和Dip 4的中心波长随温度变化有很好的线性关系,温度灵敏度分别 为9.46 pm/℃和19.88 pm/℃。当环境折射率 在1.33范围变化时,Dip 3的中心波长 与折射率之间存 在极好的线性关系,折射率灵敏度为102.80 nm/RIU,而Dip 4的中心 波长对折射率变化不敏感。利用Dip 3与Dip 4的温度和折射率灵敏度构建灵敏度测量矩阵,实现了折射率和温度的同时测量,消 除了交叉敏感。 设计的传感器结构简单、折射率灵敏度高、成本低、结构重复性好,能够满足工程实际的 需求。     

基于SMS结构的多功能光纤传感器

基于干涉仪型光纤传感器的基本原理,利用大芯径多模光纤与单模光纤的耦合特性,设计了一款"单模光纤-多模光纤-单模光纤"结构的光纤传感器。由于光纤芯径不匹配,形成Mach-Zehnder干涉仪。干涉仪的透射谱具有许多稳定的谐振峰,自由空间光谱间隔大。这些谐振峰的中心波长对环境温度与轴向应变较敏感,因此可以通过考察谐振峰的中心波长随环境温度与轴向应变的变化关系进行温度与应变测量。利用波长调制法,获得最大温度灵敏度为12.00 pm/℃,最大应变灵敏度为-1.709 pm/με。由于温度与应变变化引起谐振峰的中心波长向不同方向漂移,通过监测两个谐振峰的中心波长同时随环境温度与轴向应变的变化关系,构建测量矩阵实现多参量同时测量。传感器具有结构简单、制作容易、重复性好、成本低、灵敏度较高等优点,具有一定的应用前景。