[发明专利]具有π相移布拉格光栅的光学传感器和使用其的光学感测系统

权利要求书

1.光学传感器，包括框架和感测光纤，所述框架具有安装到所述框架的可变形构件，所述感测光纤固定地附接到所述可变形构件的一部分，所述感测光纤具有刻在所述感测光纤上的至少一个π相移光纤布拉格光栅，所述至少一个π相移光纤布拉格光栅是无双折射的且具有呈现单个谐振峰的滤波器函数，当所述框架受到力时，所述感测光纤的所述至少一个π相移光纤布拉格光栅与所述可变形构件一起变形。

2.根据权利要求1所述的光学传感器，其特征在于，所述框架以限定了空腔的壳体的形式提供，并且具有基座和光纤开口，所述基座垂直于感测取向，所述可变形构件安装到所述壳体，所述感测光纤经由所述壳体的所述光纤开口位于所述空腔内部。

3.根据权利要求2所述的光学传感器，其特征在于，所述可变形构件包括隔膜，所述隔膜安装在所述壳体内部并且在与所述感测取向垂直的平面中延伸。

4.根据权利要求3所述的光学传感器，其特征在于，还包括机械地耦合到所述隔膜的惯性构件，所述空腔的尺寸和形状被设定为允许所述惯性构件在所述壳体受到所述力时自由地移动。

5.根据权利要求4所述的光学传感器，其特征在于，所述感测光纤缠绕成光纤卷，所述光纤卷附接到所述隔膜的面并且与所述惯性构件同中心地定位。

6.根据权利要求4所述的光学传感器，其特征在于，所述隔膜为第一隔膜，所述可变形构件包括第二隔膜，所述第二隔膜安装在所述壳体内部并且在与所述第一隔膜的平面平行且分隔开的平面中延伸，所述第一隔膜和所述第二隔膜将所述空腔分成至少两个子空腔，所述壳体还包括至少一个通孔，所述至少一个通孔使所述至少两个子空腔中的一个暴露，所述感测光纤位于所述至少两个子空腔中的另一个中。

7.根据权利要求2所述的光学传感器，其特征在于，所述可变形构件包括可变形管状构件，所述可变形管状构件安装在所述壳体内部并且在所述可变形管状构件的两个末端之间沿着所述感测取向延伸，所述感测光纤附接到所述可变形管状构件的内表面。

8.根据权利要求7所述的光学传感器，其特征在于，还包括机械地耦合到所述可变形管状构件的第一末端的惯性构件，所述空腔的尺寸和形状被设定为允许所述惯性构件在所述壳体受到所述力时自由地移动。

9.根据权利要求8所述的光学传感器，其特征在于，所述可变形构件还包括隔膜，所述隔膜安装在所述壳体内部并且安装到所述可变形管状构件的第二末端，所述隔膜将所述空腔分成至少两个子空腔，所述感测光纤位于所述至少两个子空腔中的一个中，所述壳体在所述至少两个子空腔中的另一个中具有至少一个通孔。

10.根据权利要求1所述的光学传感器，其特征在于，所述可变形构件与所述框架被制成一体。

11.光学感测系统，包括：

光学传感器

框架，所述框架具有安装到所述框架的可变形构件，以及

感测光纤，所述感测光纤固定地附接到所述可变形构件的一部分，所述感测光纤具有刻在所述感测光纤上的至少一个π相移光纤布拉格光栅，所述至少一个π相移光纤布拉格光栅是无双折射的且具有呈现单个谐振峰的滤波器函数，当所述框架受到力时，所述感测光纤的所述至少一个π相移光纤布拉格光栅与所述可变形构件一起变形；以及

信号调节器，所述信号调节器光耦合到所述感测光纤，所述信号调节器适合并且配置为测量所述π相移光纤布拉格光栅的布拉格波长偏移ΔλB，并且生成表示所述布拉格波长偏移ΔλB的信号；以及

计算机，所述计算机通信耦合到所述信号调节器并且配置为基于所述布拉格波长偏移ΔλB和所述光学传感器的已知特性来感测感兴趣的被测物理量。