[发明专利]基于悬挂芯长周期光纤光栅抗弯曲传感器

说明书

本发明提供的是一种基于悬挂芯长周期光纤光栅抗弯曲传感器。由光源、第一段单模光纤、第一段悬挂芯光纤、第二段悬挂芯光纤、第二段单模光纤、探测器依次相连而成，所述悬挂芯光纤的包层有一个大尺寸空气孔、纤芯悬挂于空气孔的内壁，纤芯上刻有长周期光纤光栅，两段悬挂芯光纤反向180度焊接，悬挂芯光纤与两端的单模光纤利用纤芯对准技术直接焊接使单模光纤纤芯的能量全部耦合到悬挂芯光纤的纤芯中。本发明可实现更好的抗弯曲特性；由于纤芯曝露在空气孔中，当孔内填充物质受外界环境改变时，光栅传输谱将发生改变，可以实现外界物理量的测量，而免疫于弯曲串扰；制作简单，易于与单模光纤互联，在溶液或气体浓度、抗弯曲等传感方面有广泛的应用。

技术领域

本发明涉及的是一种光纤传感器，特别是一种主要用于免疫外界环境弯曲度交叉串扰等传感测量的光纤传感器。

背景技术

光纤传感器结构简单、重量轻、尺寸小、轻巧柔软，用一根光纤可以测量结构上空间多点或者无限多自由度的参数，结合时分复用和波分复用技术，非常适于作为分布式传感元件埋入材料和结构内部或贴装在其表面实现多点监测；光纤传感器因其所具有的诸多优点而成为结构监测和光纤技术研究的热点问题。而对于光纤传感器来说,通过光纤结构的微应变导致传输光强度的损耗或者谐振峰位置的变化,从而可以用来测量温度、湿度、应变、压力等环境参量。在温度、湿度等测量领域，可以利用微纳光纤或者是光纤光栅等构成的光纤传感器件对环境的变化进行实时的监控和测量。在弯曲测量领域，利用长周期光纤光栅或者布拉格光纤光栅构成的光纤传感器件可以对桥梁、道路进行实时的测量以及监控。但在很多时候外界环境的变化错综复杂，可能同时存在弯曲、温度、湿度等很多因素的交叉影响，这样就给准确的测量带来了较大的难度。为了避免弯曲因素对测量带来的交叉影响，悬挂芯光纤传感器有较大的空气孔，容易对纤芯进行良好的化学修饰或者材料覆盖，同时因为自身具有抗弯特性从而能实现对温度、湿度等外界环境的高灵敏度测量，而免疫弯曲。但悬挂芯光纤的非对称结构也会引入一些微小的弯曲串扰，将影响对其他物理量实现更准确的测量。所以抗弯传感元件的研究仍是传感领域需要解决的问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种免疫弯曲串扰性能好，制作简单的基于悬挂芯长周期光纤光栅抗弯曲传感器。

本发明的目的是这样实现的：

包括光源、两段单模光纤、两段悬挂芯光纤和探测器，光源、第一段单模光纤、第一段悬挂芯光纤、第二段悬挂芯光纤、第二段单模光纤、探测器依次相连，所述悬挂芯光纤的包层有一个大尺寸空气孔、纤芯悬挂于空气孔的内壁，纤芯上刻有长周期光纤光栅，两段悬挂芯光纤反向180度焊接，悬挂芯光纤与两端的单模光纤利用纤芯对准技术直接焊接使单模光纤纤芯的能量全部耦合到悬挂芯光纤的纤芯中。

本发明还可以包括：

1、所述大尺寸空气孔的直径为50-80微米。

2、悬挂芯光纤的纤芯直径为6-9微米，在近红外通信波段为单模光纤，纤芯形状为圆形或椭圆形。

本发明提供了一种基于悬挂芯长周期光纤光栅抗弯曲传感器。悬挂芯光纤具有大尺寸空气孔，在纤芯上刻有长周期光纤光栅，两段悬挂芯光纤进行反向180度的焊接。因为同向焊接对于不同的弯曲方向有不同的灵敏度，而反向的焊接能消除不同弯曲方向对弯曲灵敏度的影响，从而实现抗弯曲特性。