[发明专利]具有温度补偿功能的气压传感器

说明书

本发明公开了一种具有温度补偿功能的气压传感器，包括第一单模光纤、第一毛细管光纤、气敏膜、第二毛细管光纤和第二单模光纤，第一单模光纤与第一毛细管光纤的一端熔接在一起；第二毛细管光纤的一端与第二单模光纤熔接在一起，另一端通过气敏膜密封；第二毛细管光纤通过气敏膜密封的一端插入到第一毛细管光纤内并固定；气敏膜与第一单模光纤的端面构成第一FP干涉腔，该第一FP干涉腔内的第一毛细管光纤的侧面设有与外界连通的连通孔；气敏膜与第二单模光纤的端面构成第二FP干涉腔，形成级联的双FP干涉腔差分结构。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，具体涉及一种具有温度补偿功能的气压传感器。

背景技术

光纤气压传感器是工业和环境监测领域中非常重要的设备。常见的光纤气压传感器有光栅型和各类干涉腔型。光栅型气压传感器是利用外界气压的变化转引起光栅周期和模式有效折射率的变化，从而引起光栅谐振波长的漂移实现气压测量的。受光纤材料本身的影响，光栅型气压传感器的灵敏度普遍不高，通常不超过几百pm/MPa。在干涉型气压传感器中，法布里-珀罗(FP)干涉腔由于其但光路反射式的结构特点，在气压传感应用中显示出了良好的潜力。

基于FP干涉腔的的气压传感器主要包括两种类型：一种是基于纯石英结构的FP开放腔气压传感器，其空气腔与外界连通，当气压改变时会导致空气折射率改变，进而引起光谱漂移，实现气压的测量；另一种是基于膜材料的FP气压传感器，主要是依靠膜材料自身随气压变化的形变来改变空气腔的长度，实现对气压的测量。这两种结构的FP气压传感器都存在温度串扰的问题，常用的解决温度串扰的方法是在传感结构上串联布拉格光栅做温度补偿，而串联布拉格光栅的方式仅仅是用来解决温度串扰，对传感器本身灵敏度的提高并无增益。

发明内容

本发明目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种具有温度补偿功能的气压传感器，其光纤FP传感器体积小、灵敏度高，其制备方法简单易行、成本低廉。

本发明所采用的技术方案是：

提供一种具有温度补偿功能的气压传感器，包括第一单模光纤、第一毛细管光纤、气敏膜、第二毛细管光纤和第二单模光纤，第一单模光纤与第一毛细管光纤的一端熔接在一起；第二毛细管光纤的一端与第二单模光纤熔接在一起，第二毛细管光纤的另一端通过气敏膜密封；第二毛细管光纤通过气敏膜密封的一端插入到第一毛细管光纤内并固定；气敏膜与第一单模光纤的端面构成第一FP干涉腔，该第一FP干涉腔内的第一毛细管光纤的侧面设有与外界连通的连通孔；气敏膜与第二单模光纤的端面构成第二FP干涉腔，形成级联的双FP干涉腔差分结构。

接上述技术方案，第一毛细管光纤的毛细管内径为60-80微米；第二毛细管光纤的外径小于第一毛细管光纤的毛细管内径。

接上述技术方案，第一毛细管光纤的侧面设置的与外界连通的连通孔的孔直径为2-10微米。

接上述技术方案，所述连通孔通过飞秒激光或剖磨的方式制作而成。

接上述技术方案，所述气敏膜为弹性材料，厚度为2-10微米。

接上述技术方案，所述气敏膜的材料为PDMS、硅橡胶或者紫外胶。

接上述技术方案，所述第二毛细管光纤通过熔接机放电或者胶粘的方式固定在第一毛细管光纤内壁。

接上述技术方案，第一FP干涉腔的腔长为300-500微米，所述第二FP干涉腔的腔长与第一FP干涉腔的腔长相差20％-50％。

本发明还提供了一种具有温度补偿功能的气压传感器的测试系统，包括依次连接的宽带光源、光纤环形器和光纤光谱仪，该测试系统还包括与光纤环形器连接的气压传感器，该气压传感器放置在一气压室，且该气压传感器为上述技术方案所述的具有温度补偿功能的气压传感器。