[发明专利]一种全光纤端面集成最小化温度液压传感器及其构建方法

说明书

本发明公开了一种全光纤端面集成最小化温度液压传感器及其构建方法，包括膜层、空芯光纤、光纤光栅结构、单模光纤，其中空芯光纤、光纤光栅结构、单模光纤依次熔接形成F‑P腔，在单模光纤的一端端口处利用高强度的飞秒激光脉冲或者紫外光直接照射相位掩模形成衍射条纹曝光光敏光纤，从而形成周期性的光纤光栅结构，从而制作出所需要的FBG；本发明能够实现稳定的压力和温度检测。利用了光纤的微结构对光的干涉结果解调出外界的温度和液压变化，涉及了光纤F‑P腔的构建与解调，光纤光栅的计算与构建及其数据的解调。

技术领域

本发明涉及传感器领域，尤其涉及一种全光纤端面集成最小化温度液压传感器及其构建方法。

背景技术

随着社会的发展和各种检测技术的不断更迭以及科研工作者的不断探索和研究，对于各种物理参量的检测有了更高的要求和更好的方法。而压力和温度都是其中重要的测量参量。近年来越来越多科研人员的目光放在了将传感器与生物医疗或柔性器件结合起来，传统的压力传感器和温度传感器在如今的探测中已经逐渐不能满足探测需求，去制备更高的灵敏度、更强的抗干扰能力、更小的尺寸的传感器成为现在研究的热门方向。

而传统电学传感器由于其材料受限的因素有着不耐高温、抗电磁干扰性差、尺寸难以做的很小等缺点；传统接触式温度传感器对于微小的温度变化不敏感，灵敏度较低，并且测量误差较大，非接触式温度传感器利用辐射测温，需要修正其表面材料的发射率，修正方法复杂；现有的套管式光纤压力传感器装配困难，一致性较差，易造成一定的误差，并且密封性较差；套管套在光纤外面，整体传感器的直径不一致，对应用造成一定的限制。

发明内容

发明目的：针对现有技术中的不足，为了克服现有技术的不足，尤其是传感器尺寸过大，抗电磁干扰内力差的缺点，本发明的目的是提供一种全光纤端面集成最小化温度液压传感器及其构建方法，可以稳定有效地测量外界的液压与温度变化，且传感器的空间分辨率和灵敏度都较高，应用性强。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种全光纤端面集成最小化温度液压传感器，包括膜层、空芯光纤、光纤光栅结构、单模光纤，所述空芯光纤为上部开口的空心柱体结构，空芯光纤布置于单模光纤的上端，所述膜层覆盖于空芯光纤的开口端，所述空芯光纤、光纤光栅结构、单模光纤形成F-P腔；所述单模光纤为空心的光纤，光纤光栅结构位于单模光纤的轴心处。

作为更进一步的优选方案，光纤光栅结构的长度为10μm-10mm。

作为更进一步的优选方案，F-P腔的长度为0.1μm-1000μm。

作为更进一步的优选方案，膜层的厚度约为50nm-10μm。

一种全光纤端面集成最小化温度液压传感器及其构建方法，包括以下步骤：

步骤一：将空芯光纤切割或腐蚀成适当的长度，大致长度范围为0.1μm-1000μm，将单模光纤用氢氟酸腐蚀做表面平整度处理；

步骤二：将处理好的空芯光纤与处理好的单模光纤熔接起来；

步骤三：膜层也采用光纤材质材料，如单模光纤或者单模光纤，保证传感器由全光纤材质构成，将处理好的膜层与熔接好的空芯光纤的另一端熔接起来，形成F-P腔结构，最大程度保证传感器的密闭性；

步骤四：将膜层利用氢氟酸腐蚀的方法处理，通过腐蚀时间控制膜厚，以达到我们所需要的要求；

步骤五：在光纤的一端端口处利用高强度的飞秒激光脉冲或者紫外光直接照射相位掩模形成衍射条纹曝光光敏光纤，从而形成周期性的光纤光栅结构，从而制作出所需要的FBG。

有益效果