[发明专利]基于双模光纤可同时测量液体压强和温度的传感器及方法

权利要求书

1.基于双模光纤可同时测量液体压强和温度的传感器，其特征在于：包括双模光纤，所述双模光纤的两端分别熔接有单模光纤，以形成两种芯子模式干涉的MZI-马赫增德干涉仪。

2.如权利要求1所述的基于双模光纤可同时测量液体压强和温度的传感器，其特征在于：所述两种芯子模式干涉为两种圆对称芯子模式干涉，且干涉谱中存在一个易于识别的特征波长。

3.如权利要求2所述的基于双模光纤可同时测量液体压强和温度的传感器，其特征在于：所述双模光纤在工作波长范围内支持LP01和LP02两种圆对称芯子模式传输，两种芯子模式的传播常数差在中心波长处达到最大值，因此在其传输谱中存在一个易于识别的特征波长，即拐点；随温度和液体压强的变化，该拐点左右两边最靠近特征波长的左峰1和右峰1的移动方向相反；每个峰值的响应灵敏度不同，越靠近拐点的峰值灵敏度越高，以此选作左峰1和右峰1为跟踪检测波长，从而同时检测温度和液体压强。

4.如权利要求1所述的基于双模光纤可同时测量液体压强和温度的传感器，其特征在于：所述双模光纤包括芯子、3个内包层和纯石英外包层，接近芯子的内包层为第一个内包层，第一个内包层的周围环绕有第二个内包层，第二个内包层的外部环绕第三个内包层；折射率差值定义为：

Δnco/cli＝(nco/cli-n0)/n0

其中，nco为芯子的折射率，cli为内包层的折射率，n0为外包层的折射率；

第一个内包层的折射率差值为负，第三个内包层的折射率差值小于第二个内包层的折射率差值，第二个内包层的折射率差值小于芯子的折射率差值。

5.如权利要求4所述的基于双模光纤可同时测量液体压强和温度的传感器，其特征在于：所述芯子为高掺GeO₂的结构；第一个内包层为氟掺杂结构；第二个内包层和第三个内包层均为GeO₂掺杂的结构，且二者掺杂GeO₂的浓度不同。

6.基于双模光纤可同时测量液体压强和温度的方法，其特征在于：设定左峰1的水压敏感度和温度敏感度分别为S_PL和S_TL，在水压变化为△P、温度变化为△T时，峰值对水压和温度的波长响应△λ_L1表示为△λ_L1＝S_PL△P+S_TL△T；设定右峰1的水压敏感度和温度敏感度分别为S_PR和S_TR，峰值对水压和温度的波长响应△λ_R1表示为△λ_R1＝S_PR△P+S_TR△T，构建以下矩阵方程：

将四个灵敏度响应系数，S_PL,S_PR,S_TL,S_TR带入公式(1)，即实现通过检测两个共振波长的移动实现液体压强和温度的同时测量。