[发明专利]光纤温度传感器及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤温度传感器的技术领域，尤其涉及一种光纤温度传感器及其制备方法。

背景技术

传感器(英文名称：transducer/sensor)是一种检测装置，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。

光纤传感器由于抗电磁干扰、体积小、利于远程操作等诸多优点，在工程中得到大量研究。其基本工作原理为将来自光源的光经过光纤送入调制器，使待测参数与进入调制区的光相互作用后，导致光的光学性质(如光的强度、波长、频率、相位、偏正态等)发生变化，称为被调制的信号光，再经过光纤送入光探测器，经解调后，获得被测参数。

光纤温度传感器是利用部分物质吸收的光谱随温度变化而变化的原理，分析光纤传输的光谱了解实时温度。目前，光纤温度传感器的结构有布拉格光纤光栅(FBG)，长周期光纤光栅(LPFG)，Fabry-Perot干涉仪和单模-多模-单模(SMS)光纤等。SMS光纤结构是一种基于多模光纤内部模式干涉原理的新型光纤结构，是把一段多模光纤和两段单模光纤熔融而成的，相比与其他结构来说，该结构具有制作简单、成本低等优点。

对于传感器来说，灵敏度是一个关键的因素，FBG的温度灵敏度为0.01nm/℃，LPFG为0.15nm/℃，普通SMS结构为0.01nm/℃。因此，SMS结构的传感器虽有众多优点，但其灵敏度不高，因此，现有技术中，大量研究均致力于提高其灵敏度。2010年Wu Qiang等发表在Electronics Letters上的研究通过弯曲SMS光纤来提高其温度灵敏度为0.032nm/℃。但其灵敏度还是不高。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种光纤温度传感器及其制备方法，本发明提供的光纤温度传感器灵敏度高。

本发明提供了一种光纤温度传感器，包括：

去除包层的多模光纤；

所述多模光纤以一定的曲率固定在聚合物制品上；

所述多模光纤浸于液体中，所述液体的折射率高于所述多模光纤纤芯的折射率。

优选的，所述多模光纤以一定的曲率固定在聚合物框上，所述曲率大于0。

优选的，所述多模光纤以一定的曲率固定在第一聚合物层和第二聚合物层之间，所述曲率大于0。

优选的，所述多模光纤以一定的曲率固定在第一聚合物层和第二聚合物层之间，所述曲率等于0，所述第一聚合物和第二聚合物的热膨胀系数不同。

优选的，所述多模光纤以一定的曲率固定在聚合物管中，所述曲率大于0。

优选的，所述多模光纤以一定的曲率固定在聚合物层上，所述曲率大于0。

优选的，所述聚合物选自丙烯酸类树酯、聚酯、聚氨酯、聚烯烃和聚酰亚胺中的一种；所述液体选自苯、二硫化碳、甘油和液晶中的一种。

优选的，所述多模光纤的长度为0.5～5cm；所述多模光纤的纤芯直径为40～120μm。

本发明还提供了一种光纤温度传感器的制备方法，包括如下步骤：

步骤a)将多模光纤去除包层；

步骤b)将所述多模光纤以一定的曲率固定在聚合物制品上；

步骤c)将所述多模光纤浸于液体中，所述液体的折射率高于所述多模光纤纤芯的折射率。

优选的，所述聚合物选自丙烯酸类树酯、聚酯、聚氨酯、聚烯烃和聚酰亚胺中的一种；所述液体选自苯、二硫化碳、甘油和液晶中的一种。

与现有技术相比，本发明提供了一种光纤温度传感器，包括：去除包层的多模光纤；所述多模光纤以一定的曲率固定在聚合物制品上；所述多模光纤浸于液体中，所述液体的折射率高于所述多模光纤纤芯的折射率。本发明通过将去掉包层的多模光纤以一定的曲率固定在聚合物制品上并浸没与高折射率液体中，使得聚合物制品受热膨胀导致固定在其上的光纤的曲率发生改变，通过测定复合装置在不同温度下的透过谱，通过透过谱峰位移和温度的关系得到该装置的温度灵敏度。实验结果表明，本发明制备得到的光纤温度传感器的灵敏度为6.5nm/℃。

附图说明

图1为本发明结构光纤示意图；

图2为本发明实施例1或实施例2制备得到的光纤温度传感器结构示意图；

图3为本发明实施例1制备得到的光纤温度传感器在不同温度下的透过谱；

图4为为本发明实施例1制备得到的光纤温度传感器透过谱峰位置与温度的对应关系图；