[发明专利]光纤传感器

说明书

技术领域

本发明是一种涉及光纤传感器的发明，特别是涉及一种利用折射率来检测液体的性质的光纤传感器。

背景技术

在作为汽车用发动机的燃料而使用的纯正汽油中，有以庚烷、戊烷等碳化氢为主成分的轻质汽油、以苯等碳化氢为主成分的重质汽油、以及介于它们中间的中质汽油(通常的普通汽油)，如果不结合汽油的性质来进行点火时间等的控制，则会产生驾驶性能的恶化、尾气中的有害成分增大等。

另外，在美国、欧洲等各国，为了实现石油消耗量的降低，正在普及将在汽油中混合了乙醇的燃料用于汽车，通过根据燃料中的乙醇含有率来控制空燃比、点火时期等，能够防止空燃比稀化(lean)。

到目前为止，作为检测这种燃料的性质的方法，开发了测定燃料折射率的类型的传感器。

例如，有如下的液体性质检测传感器：将来自光源的光输入到短周期倾斜光栅，通过信号分析器来分析根据包围光栅的材料的折射率而发生变动的包层传输模式下的透射波谱的包络线的形状变化(例如专利文献1)。

另外，有如下的液体性质检测传感器：将来自光源的光输入到单一的短周期光栅，将根据包围光栅的材料的折射率而发生变动的包层传输模式下的透射光谱的形状变化作为透射光的总受光量变化进行测定从而检测折射率(例如专利文献2)。

专利文献1：国际公开第02/44697号(第12～26页，图3)

专利文献2：国际公开第2006/126468号(第6～9页，图1)

发明内容

然而，在如专利文献1那样使用了短周期倾斜光栅的检测方法中，需要以高波长分辨率来测定包层传输模式损耗峰的波谱形状，因此需要光谱分析仪等昂贵的测量设备，难以仅通过简单的光量检测来测量折射率。

另外，在如专利文献2那样使用单一的短周期光栅来对检测光强度的变化进行检测的方法中，为了得到宽的折射率测定范围，需要减小光纤的芯径，有时未必能够有效使用LED等光源的发光。另外，相反地，当使光纤的芯径变大时，透射率由于被测定对象的折射率而发生变动的波长范围变窄，因此有时光检测强度变化相对于总光检测强度的比例会变小，有时未必能够得到足够的测定灵敏度。

本发明是为了解决如上所述的问题而作出的，目的在于提供一种能够利用简单的结构在宽的折射率范围内灵敏度较好地测量被测定对象的折射率的光纤传感器。

与本发明有关的光纤传感器具备：光源；光纤，具备具有周期不同的多个短周期光栅的芯以及覆盖上述芯的包层；以及受光部，检测从上述光源入射到上述光纤并经过上述短周期光栅的光的强度。

根据本发明，能够使受光强度相对于被测定对象的折射率变动的变化量变大，能够提高传感器的灵敏度。

附图说明

图1是用于说明本发明的实施方式1中的光纤传感器的示意图。

图2是本发明的实施方式1中的光纤传感器的短周期光栅形成区域的截面示意图。

图3是用于说明本发明的实施方式1中的光纤传感器的短周期光栅形成区域的截面示意图。

图4是本发明的实施方式1中的光纤传感器的光纤的透射率的示意图。

图5是本发明的实施方式1中的光纤传感器的光纤的透射率的示意图。

图6是表示本发明的实施方式1中的光纤的吸收波谱和光源的发光波谱的示意图。

图7是表示本发明的实施方式1中的光纤的吸收波谱和光源的发光波谱的关系的示意图。

图8是表示本发明的实施方式1中的光纤的吸收波谱和光源的发光波谱的示意图。

图9是表示本发明的实施方式1中的光纤传感器的输入输出值的图。

图10是表示本发明的实施方式1中的光纤传感器的输入输出值的图。

图11是表示本发明的实施方式1中的光纤传感器的输入输出值的图。

图12是表示本发明的实施方式1中的光纤传感器的输出从线性特性偏移的图。

图13是表示本发明的实施方式1中的光纤传感器的输出从线性特性偏移的图。

图14是表示本发明的实施方式1中的光纤传感器的输出从线性特性偏移的图。

图15是表示本发明的实施方式1中的光纤传感器的相对于光栅周期多重性(multiplicity)的透射率变化量的关系图。

图16是本发明的实施方式1中的光纤传感器的短周期光栅形成区域的截面示意图。

图17是本发明的实施方式1中的光纤传感器的短周期光栅形成区域的截面示意图。

图18是用于说明本发明的实施方式1中的光纤传感器的示意图。