[发明专利]双干涉仪级联游标增敏的少模光纤温度传感器及其系统

说明书

本发明涉及一种双干涉仪级联游标增敏的少模光纤温度传感器及其系统，双干涉仪级联游标增敏的少模光纤温度传感器包括：少模光纤干涉仪和单模光纤干涉仪；少模光纤干涉仪的结构为错位熔接的单模光纤‑少模光纤‑单模光纤，单模光纤干涉仪的结构为错位熔接的单模光纤‑单模光纤‑单模光纤；少模光纤干涉仪与单模光纤干涉仪串联连接；当目标温度发生变化时，少模光纤干涉仪和单模光纤干涉仪的峰值波长发生相反方向的移动形成包络谱，以实现双干涉仪级联游标增敏的少模光纤温度传感器的温度灵敏度检测。本发明可以满足高灵敏度的温度监测需求。

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，尤其涉及一种双干涉仪级联游标增敏的少模光纤温度传感器及其系统。

背景技术

温度是表征物体冷热程度的物理量，是需要在实际生产与科学研究过程中谨慎控制的重要物理量之一。在生产制造过程中，温度会直接影响产品的质量与性能，故其被各行业列为检测的重要指标。在科学研究中，例如在生物研究中，细菌培养环境对温度有着严格的要求，只有在特定温度下菌体才能保持活性，需要对培养环境的温度进行实时监测。

光纤传感器具有灵敏度高、制作成本低、抗电磁干扰、耐高温、耐腐蚀、能适应恶劣环境等独特的优势，因此具有广泛的应用前景。光在光纤中传输时，外界环境因素的变化会使表征光波的特征参量发生变化，因此可以对各种环境参量进行检测。运用干涉原理制成的光纤传感器，不仅更为灵敏，而且结构灵活多样。其中一体化的在线式马赫曾德尔干涉仪备受关注，这种干涉仪将分光、耦合、干涉集中在单根光纤中实现，结构简单。传统的在线式马赫曾德尔干涉仪结构(如单模-单模-单模、单模-少模-单模、单模-多模-单模等)灵敏度偏低，一般温度灵敏度仅为几十pm/℃，无法满足高灵敏度的温度监测需求。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种双干涉仪级联游标增敏的少模光纤温度传感器及其系统，用以解决现有技术中无法满足高灵敏度的温度监测需求的问题。

为了解决上述问题，第一方面，本发明提供一种双干涉仪级联游标增敏的少模光纤温度传感器，所述双干涉仪级联游标增敏的少模光纤温度传感器包括：

少模光纤干涉仪和单模光纤干涉仪；

所述少模光纤干涉仪的结构为错位熔接的单模光纤-少模光纤-单模光纤，所述单模光纤干涉仪的结构为错位熔接的单模光纤-单模光纤-单模光纤；

所述少模光纤干涉仪与所述单模光纤干涉仪串联连接；

当目标温度发生变化时，所述少模光纤干涉仪和所述单模光纤干涉仪的峰值波长发生相反方向的移动形成包络谱，以实现所述双干涉仪级联游标增敏的少模光纤温度传感器的温度灵敏度检测。

可选的，所述当目标温度发生变化时，所述少模光纤干涉仪和所述单模光纤干涉仪的峰值波长发生相反方向的移动形成包络谱，以实现所述双干涉仪级联游标增敏的少模光纤温度传感器的温度灵敏度检测，包括：

获取在目标温度发生变化时，所述少模光纤干涉仪和所述单模光纤干涉仪级联后形成的包络谱；

获取所述包络谱的峰值波长漂移量；

通过追踪所述包络谱的峰值波长漂移量，以实现所述双干涉仪级联游标增敏的少模光纤温度传感器的温度灵敏度检测。

可选的，所述当目标温度发生变化时，所述少模光纤干涉仪和所述单模光纤干涉仪的峰值波长发生相反方向的移动形成包络谱，包括：

少模光纤干涉仪在错位熔接时激发少模光纤中的LP₀₁、LP₁₁模式，以使少模光纤干涉仪的第一干涉谱峰值波长随温度升高蓝移；

单模光纤干涉仪在错位熔接时激发单模光纤中的包层模式，以使单模光纤干涉仪的第二干涉谱峰值波长随温度升高红移；

基于游标效应，所述少模光纤干涉仪与所述单模光纤干涉仪级联后的光谱形成包络谱。