[发明专利]光纤光栅方向性压力传感器、光纤光栅制备方法及装置

说明书

本发明适用于光纤传感技术领域，提供了一种光纤光栅方向性压力传感器、光纤光栅制备方法及装置，光纤光栅方向性压力传感器包括双边孔光纤、承重板、受力板和光谱分析模块：双边孔光纤包括光纤包层、置于光纤包层中的光纤纤芯和两个空气孔，两个空气孔位于光纤纤芯两端，光纤纤芯中还写制有具有方向性的布拉格光栅；空气孔的直径大于光纤纤芯的直径，且小于光纤包层的半径；双边孔光纤，用于接入测量光束，通过布拉格光栅折射后，输出试验光束至光谱分析模块；光谱分析模块，用于解调试验光束的光谱，获得施加于受力板上的力的大小和方向。本发明提供的光纤光栅方向性压力传感器即具有方向性，又能够在降低制作难度的前提下，提高灵敏度。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，尤其涉及一种光纤光栅方向性压力传感器、光纤光栅制备方法及装置。

背景技术

压力传感器作为光纤传感器中的一种，由于原理简单，抗电磁干扰能力强，不易腐蚀等特性，广泛应用于智能机器人手指，车载重力，静面水压力，器件的表面张力等应力的测量。目前的压力传感器主要采用普通单模光纤、保偏光纤、微结构光纤等基于光纤全内反射原理进行导光的光纤，通过在光纤内刻制各种周期的布拉格光栅对外界负载进行检测，形成横向压力传感器。

但是，在普通单模光纤上刻制布拉格光栅制作的压力传感器灵敏度一般，在保偏光纤刻制布拉格光栅制作的压力传感器方向性不灵敏，在微结构光纤上刻制布拉格光栅的压力传感器由于孔数量较多所以存在散射的影响至于刻写过程过于繁琐复杂，并且在以上三种光纤中制作布拉格光栅形成的压力传感器不具有方向性的特点，因此需要设计一种灵敏度高、具有方向性且刻写程序简单的压力传感器。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种光纤光栅方向性压力传感器、光纤光栅制备方法及装置，以解决现有技术在光纤中制作布拉格光栅形成的压力传感器不具有方向性，且压力传感器的灵敏度低，制作过程繁琐复杂的问题。

为实现上述目的，本发明实施例第一方面提供一种光纤光栅方向性压力传感器，包括双边孔光纤、承重板、受力板和光谱分析模块：

所述双边孔光纤放置在所述承重板和所述受力板之间，所述双边孔光纤的输出端与所述光谱分析模块连接；

所述双边孔光纤包括光纤包层、置于所述光纤包层中的光纤纤芯和两个空气孔，两个所述空气孔位于所述光纤纤芯两端，所述光纤纤芯中还写制有具有方向性的布拉格光栅；

所述空气孔的直径大于所述光纤纤芯的直径，且小于所述光纤包层的半径；

所述双边孔光纤，用于接入测量光束，通过所述布拉格光栅折射后，输出试验光束至所述光谱分析模块；

所述光谱分析模块，用于解调所述试验光束的光谱，获得施加于所述受力板上的力的大小和方向。

可选地，光纤光栅方向性压力传感器还包括双边孔支撑光纤；

所述双边孔支撑光纤与所述双边孔光纤并列放置在所述承重板和所述受力板之间。

可选地，两个所述空气孔的圆心与所述光纤纤芯的圆心在同一直线上。

可选地，所述布拉格光栅的长度为535um。

本发明实施例第二方面提供了一种光纤光栅制备方法，应用于光纤光栅方向性压力传感器的制备，包括：

构建光栅写制系统；

通过所述光栅写制系统在双边孔光纤中写制具有方向性的布拉格光栅；

将写制有布拉格光栅的双边孔光纤，放置在承重板和受力板之间，并将其输出端与光谱分析模块连接。

可选地，构建光栅写制系统之后，通过所述光栅写制系统在双边孔光纤中写制具有方向性的布拉格光栅之前，包括：

对双边孔光纤进行载氢处理。