[发明专利]一种保偏光纤压力传感器及其测试方法

权利要求书

1.一种保偏光纤压力传感器，其特征在于：包含光纤起偏器、壳体、保偏光纤、压力敏感材料、轻质弹簧和光纤检偏器，光纤起偏器的一端与保偏光纤一端熔接，保偏光纤另一端与光纤检偏器一端熔接，光纤起偏器的偏振化方向与保偏光纤主轴成45°角，光纤检偏器与光纤起偏器的偏振化方向相同，光纤起偏器、保偏光纤和光纤检偏器固定设置在壳体内，壳体上侧面开有与压力敏感材料匹配的凹口，压力敏感材料设置在该凹口内并且能够沿着凹口内壁上下滑动，轻质弹簧竖直设置在凹口内并且轻质弹簧下端固定在保偏光纤上，轻质弹簧上端固定在压力敏感材料下侧。

2.按照权利要求1所述的一种保偏光纤压力传感器，其特征在于：所述光纤起偏器的另一端与光源连接。

3.按照权利要求1所述的一种保偏光纤压力传感器，其特征在于：所述光纤检偏器的另一端与光功率计连接。

4.按照权利要求1所述的一种保偏光纤压力传感器，其特征在于：所述壳体包含底板和上盖，底板上侧中间开有一条与光纤起偏器、保偏光纤和光纤检偏器匹配的V槽，光纤起偏器、保偏光纤和光纤检偏器设置在V槽内，上盖固定在底板上侧并将光纤起偏器、保偏光纤和光纤检偏器固定压合在底板V槽内。

5.按照权利要求1所述的一种保偏光纤压力传感器，其特征在于：所述凹口包含压力敏感材料容腔和轻质弹簧竖孔，压力敏感材料容腔大小与压力敏感材料匹配，压力敏感材料侧面滑动设置在压力敏感材料容腔内壁上，轻质弹簧竖孔为沿竖直方向开设的通孔，轻质弹簧竖孔下端与V槽连通，轻质弹簧竖孔上端与压力敏感材料容腔连通，轻质弹簧设置在轻质弹簧竖孔内。

6.一种保偏光纤压力传感器的测试方法，其特征在于包含以下步骤：

步骤一：将权利要求1所述的保偏光纤压力传感器的光纤起偏器的端部与光源连接，光纤检偏器的端部与光功率计连接；

步骤二：光源发射出的光经光纤起偏器入射至保偏光纤中，光源输出的光经过起偏器后变为线偏振光，其光强为I_o，入射至保偏光纤传输；

步骤三：保偏光纤未受力时，经过检偏器后光功率计检测的光强仍为I_o；

步骤四：当压力施加至压力敏感材料，此时光通过检偏器后探测的光强为

步骤五：通过检偏器后出射光强的变化量来确定光纤应力区与纤芯间距离的改变量，从而进一步确定出保偏光纤所受压力。

7.按照权利要求6所述的一种保偏光纤压力传感器的测试方法，其特征在于：所述步骤三具体为保偏光纤未受力时，线偏振光通过保偏光纤后的偏振态不发生改变，仍为线偏振光，且偏振方向与检偏器的偏振方向相同，此时光强不发生损失，因此经过检偏器后光功率计检测的光强仍为I_o。

8.按照权利要求6所述的一种保偏光纤压力传感器的测试方法，其特征在于：所述步骤四具体为当压力施加至压力敏感材料，经由轻质弹簧传递至保偏光纤表面时，光纤受应力影响，纤芯与应力区距离改变，内部折射率发生变化，从而导致内部传输的正交偏振光相位差改变，输出光的偏振态变化，由线偏振光变为椭圆偏振光或者与入射光偏振态垂直的线偏振光；此时光通过检偏器后探测的光强为：

n_x-n_y＝Ad₁，可得到探测光强的表达式：

9.按照权利要求6所述的一种保偏光纤压力传感器的测试方法，其特征在于：所述步骤五具体为通过检偏器后出射光强的变化量来确定光纤应力区与纤芯间距离的改变量，通过在预设的范围内取点进行描述并得到相应的对应曲线，并按照曲线建立对应表格或者通过软件拟合出对应关系的拟合公式，从而通过检偏器后出射光强的变化量来得到压力值。