[发明专利]一种PDLC压光效应光纤传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，具体涉及一种PDLC(聚合物分散液晶)压光效应光纤传感器。

背景技术

最近几年，传感器在向精确、灵敏、小巧、适应性强和智能化的方向发展。尤其是光纤传感器，作为新型的传感器倍受青睐，光纤传感器就是根据外界因素的变化关系来检测各相应物理量的大小。

已有的PDLC(聚合物分散液晶)技术在电光效应等领域已经取得了广泛的应用，PDLC薄膜的硬度很大，基本不会由于大的外力导致漏光而变得透明，是一种同时具备光电和压光效应的多功能薄膜材料。PDLC(聚合物分散液晶)薄膜不仅具有特殊的光电效应，还有拉伸应力或者剪切应力引起的透光效应，但是目前还没有压力引起的透光效应即压光效应的详尽报道。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一种利用PDLC压光效应的光纤传感器及其制备方法，为光纤传感器的发展开辟一个新的思路和方向。

(二)技术方案

本发明提出一种PDLC压光效应光纤传感器，用于检测从外部施加到该光纤传感器的被测压力，包括光纤、施压件和分光计，所述光纤由纤芯和在纤芯的表面上包覆的PDLC薄膜构成；所述光纤的一端接收一个单色光，从该光纤的一端出射的光入射到所述分光计；所述施压件用于向所述光纤的侧面施加所述被测压力；所述分光计用于接收从所述光纤出射的光并测量该光的光谱信号，通过测量该光谱信号能够测得所述被测压力的大小。

根据本发明的具体实施方式，所述单色光为波长为632.8nm的线编振光，所述分光计为白光分光计。

根据本发明的具体实施方式，所述PDLC薄膜的折射率小于所述纤芯的折射率。

根据本发明的具体实施方式，所述PDLC薄膜由预聚物和向列液晶材料配置而成，其质量比为1∶1。

根据本发明的具体实施方式，所述纤芯为玻璃棒。

根据本发明的具体实施方式，在所述纤芯的长度方向上包覆的PDLC的性质不同。

本发明还提出一种压力检测系统，其包括上述的PDLC压光效应光纤传感器。

根据本发明的具体实施方式，该压力检测系统还包括单色光源、斩波器、锁相放大器和数据处理装置，其中，所述单色光源用于发射所述单色光；所述斩波器用于把所述单色光调制成固定频率的光；所述锁相放大器与所述分光计相连，用于对所述分光计探测到的光谱信号进行放大后传送到所述数据处理装置；所述数据处理装置用于记录和处理所述放大的光谱信号的数据，计算所述被测压力的大小。

根据本发明的具体实施方式，所述数据处理装置利用线性插值法计算所述被测压力的大小。

本发明还提出一种光纤传感器的制造方法，所述光纤传感器包括光纤，所述光纤由纤芯和在纤芯的表面上包覆的PDLC薄膜构成，其特征在于，所述制造方法包括：采用热固化工艺，利用氯仿把PDLC沉积在所述纤芯上。

根据本发明的具体实施方式，所述利用氯仿把PDLC沉积在所述纤芯上的步骤为：把E7液晶和PMMA按一定比例的混合物沉积在所述纤芯上。

根据本发明的具体实施方式，在所述纤芯的长度方向上沉积的E7液晶和PMMA的比例不同。

(三)有益效果

本发明的光纤传感器精确、灵敏、小巧、适应性强，符合智能化的方向发展趋势，也符合PDLC应用的发展。

附图说明

图1是本发明的PDLC压光效应光纤传感器的结构示意图；

图2是用PDLC压光效应光纤传感器来检测压力的压力检测系统的基本架构图。

具体实施方式

本发明基于PDLC的压光效应，提出了一种PDLC压光效应光纤传感器及其制造方法。本发明的PDLC压光效应薄膜覆盖于光纤的纤芯的表面上，当对光纤施加被测压力时，PDLC压光效应薄膜具有散射和透光性能，由此通过光纤的光的性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏正态等)发生变化(被调制)后被送入光探测器，经解调后，获得被测压力。

更具体地说，本发明利用PDLC薄膜在压力作用下，其液晶分子会取向，PDLC的光学性质的改变引起纤芯和包层界面全反射产生瞬逝场，这部分瞬逝场会通过PDLC薄膜透射出去，这样会使检测光强发生变化，通过检测光强可得到被测压力强度。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。