[实用新型]一种基于TFBG的横向压力传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于光纤传感技术领域，具体涉及一种基于TFBG的横向压力传感器。

背景技术

在各种类型的压力传感器中，光纤Bragg光栅(FBG)压力传感器由于设计灵活、抗电磁干扰等优点受到关注，其轻巧和易于复用的特性使得它非常适合埋入被测材料的内部构成智能结构。

目前，大多数FBG横向压力传感器是基于应力致双折射原理实现对横向压力的传感测量，利用TFBG反射光谱特性测量横向压力比以前的方法都要精准。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种基于TFBG的横向压力传感器，通过观察FFT峰值的变化来对横向压力进行检测，该结构易于集成，便于实现。

本实用新型通过以下技术方案实现：一种基于TFBG的横向压力传感器，由宽带光源(1)，光谱仪(2)，3db耦合器(3)，传感器(4)，第一金属片(5)，第一弹性材料(6)，第一支撑光纤(7)，TFBG(8)，第二支撑光纤(9)，第二金属片(10)，第二弹性材料(11)，Au膜 (12)组成，其特征在于：宽带光源(1)与光谱仪(2)分别接在3db耦合器(3)的端口1 和端口3上，3db耦合器(3)的端口2通过传输光纤连接传感器(4)。

所述的传感器(4)由TFBG(8)和第一金属片(5)，第一弹性材料(6)，第一支撑光纤 (7)，第二支撑光纤(9)，第二金属片(10)，第二弹性材料(11)构成夹层结构。

所述的TFBG(8)倾角为4°，长为5mm，在光栅区一侧距光栅尾部0.5cm处垂直切断光纤，在端面镀上Au膜(12)。

本实用新型的工作原理是：宽带光源(1)发出的光经过传输光纤进入3db耦合器(3) 的端口1，从3db耦合器(3)的端口2出来进入传感器(4)中的TFBG(8)，激发出大量的向后传输的包层模与前向传输的纤芯模，前向传输的纤芯模继续向前传输至镀有Au膜(12) 的端面，此时光被反射回去，光从3db耦合器(3)的端口2进入，从3db耦合器(3)的端口3出来，光谱仪(2)检测光谱信号的变化，当在TFBG(8)的光栅区施加沿着垂直光纤的轴向方向压力的时候，压力通过第一金属片(5)和第二金属片(10)以及第一弹性材料(6)，第二弹性材料(11)，第一支撑光纤(7)，第二支撑光纤(9)组成的夹层结构，光谱仪(2) 检测到的光谱经过FFT变换(快速傅立叶变换)，参照附图4并且观察FFT谱的变化即可完成对压力的检测。

本实用新型的有益效果是：采用了FFT变换可以避免光源功率的抖动及环境温度对横向压力测量的影响，为光纤横向压力传感器提供了一种切实可行的方案，简单易行，方便可靠。

附图说明

图1是一种基于TFBG的横向压力传感器的系统图。

图2是一种基于TFBG的横向压力传感器的传感部位截面图。

图3是一种基于TFBG的横向压力传感器的TFBG镀膜图。

图4是一种基于TFBG的横向压力传感器的FFT谱。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

参见附图1，2，3，4，一种基于TFBG的横向压力传感器，由宽带光源(1)，光谱仪(2)， 3db耦合器(3)，传感器(4)，第一金属片(5)，第一弹性材料(6)，第一支撑光纤(7)， TFBG(8)，第二支撑光纤(9)，第二金属片(10)，第二弹性材料(11)，Au膜(12)组成，其特征在于：宽带光源(1)与光谱仪(2)分别接在3db耦合器(3)的端口1和端口3上， 3db耦合器(3)的端口2通过传输光纤连接传感器(4)；传感器(4)由TFBG(8)和第一金属片(5)，第一弹性材料(6)，第一支撑光纤(7)，第二支撑光纤(9)，第二金属片(10)，第二弹性材料(11)构成夹层结构；TFBG(8)倾角为4°，长为5mm，在光栅区一侧距光栅尾部0.5cm处垂直切断光纤，在端面镀上Au膜(12)。

本实用新型的工作原理是：宽带光源(1)发出的光经过传输光纤进入3db耦合器(3) 的端口1，从3db耦合器(3)的端口2出来进入传感器(4)中的TFBG(8)，激发出大量的向后传输的包层模与前向传输的纤芯模，前向传输的纤芯模继续向前传输至镀有Au膜(12) 的端面，此时光被反射回去，光从3db耦合器(3)的端口2进入，从3db耦合器(3)的端口3出来，光谱仪(2)检测光谱信号的变化，当在TFBG(8)的光栅区施加沿着垂直光纤的轴向方向压力的时候，压力通过第一金属片(5)和第二金属片(10)以及第一弹性材料(6)，第二弹性材料(11)，第一支撑光纤(7)，第二支撑光纤(9)组成的夹层结构，光谱仪(2) 检测到的光谱经过FFT变换(快速傅立叶变换)，参照附图4并且观察FFT谱的变化即可完成对压力的检测。