[发明专利]一种基于悬浮光纤错位熔接的高灵敏度高温传感器

说明书

本发明提供一种基于悬浮光纤错位熔接的高灵敏度高温传感器，包括宽带光源、光纤环形器、传感头及光谱仪；光纤环形器分别与所述宽带光源、传感头及光谱仪连接；传感头包括依次连接的第一单模光纤、多模光纤、悬浮芯光纤及第二单模光纤。本发明制作简单，不需要昂贵的专用设备；体积小、结构紧凑，便于使用；全光纤结构，可测达1000度的高温；不需要胶粘，传感器稳定性好；双腔并联可产生游标效应，灵敏度高。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，特别涉及一种基于悬浮光纤错位熔接的高灵敏度高温传感器。

背景技术

高温传感一直是各个国家科研人员研究的重要方向,其在航空航天、石油化工、轮机船舶等领域具有广阔的应用前景,是关系国家先进装备制造的前沿技术。但是由于应用环境的复杂、严苛,不仅要求传感器材料可以承受高温,而且要保证在高温环境下工作的稳定性和准确性。光纤传感器由于其本征安全、尺寸小、传感精度高、抗电磁干扰、易组网以及材料本身耐高温等特点,一直是该领域研究的热点。光纤温度传感器主要以光纤光栅和光纤微腔设计为主。光纤光栅的发展较为成熟,已被应用于各行各业，但是，光纤光栅在300℃以上的高温情况下，光栅会衰减或消失，严重影响了其性能。光纤微腔性能依赖于其两反射面的面形情况，面形不变则性能不变，因此，其可测量温度可达1100℃，比较接近于石英熔点。然而，由于光纤微腔腔长较短(通常50-400微米)，其温度灵敏度较低，通常低于10pm/℃。

发明内容

针对以上技术问题，本发明提供一种基于悬浮光纤错位熔接的高灵敏度高温传感器，能够测量1100℃的高温，而且利用双腔游标效应，其灵敏度比单个光纤微腔(法布里-珀罗干涉计)提高了1个数量级。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：本发明提供一种基于悬浮光纤错位熔接的高灵敏度高温传感器，包括宽带光源、光纤环形器、传感头及光谱仪；

所述光纤环形器分别与所述宽带光源、所述传感头及所述光谱仪连接；

所述传感头包括依次连接的第一单模光纤、多模光纤、悬浮芯光纤及第二单模光纤；

所述第一单模光纤包括第一纤芯；

所述多模光纤包括第二纤芯；

所述悬浮芯光纤包括第三纤芯和第一气孔；

所述第二单模光纤包括第四纤芯；

所述第一单模光纤与所述多模光纤对芯熔接；

所述第一纤芯与所述第二纤芯对芯连接。

优选地，所述宽带光源的波段为1200nm-1600nm。

优选地，所述光纤环形器包括光纤环形器第一端、光纤环形器第二端、光纤环形器第三端；

所述光纤环形器第一端与所述宽带光源连接；

所述光纤环形器第二端与所述传感头连接；

所述光纤环形器第三端与所述光谱仪连接；

所述宽带光源通过所述光纤环形器第一端将波段信号传输到所述传感头进行处理；

所述传感头通过所述光纤环形器第二端将处理后的所述波段信号传输到所述光谱仪。

优选地，所述多模光纤长度为50-150微米。

优选地，所述多模光纤与所述悬浮芯光纤错位熔接，错位量为10-30微米；

所述第二纤芯与所述第三纤芯和第一气孔连接。

优选地，所述悬浮芯光纤的长度为200-300微米。

优选地，所述悬浮芯光纤与所述第二单模光纤错位熔接；

所述第三纤芯与所述第四纤芯连接。