[实用新型]液芯光纤外差传感器

说明书

本实用新型属于光学技术领域，更进一步属于光电检测领域的液芯光纤外差传感器。

光纤传感器自1978年问世以来，发展十分迅速，已有多种传感器成为实用化产品，在这中间，传光型光纤传感器占绝大多数，而对于干涉型光纤传感器研究很少，而且，使用的光纤全部为石英光纤。以往的传感器高精度测量场合就难以满足需要，原因在于：

1、传光型光纤传感器精度较低，干涉型光纤传感器精度虽然较高，但在高精度测量场合就不实用。

2、光纤采用石英材料制备的光纤。在温度传感测量时灵敏度很低。

3、调制器采用价格昂贵的电光晶体调制器，且与光纤本身很难连接。

本实用新型的目的是提供一种新型液芯光纤外差传感器，它具有传感器的测量精度和灵敏度高的特点。

本实用新型是这样实现的：采用液芯光纤取代以往由石英光纤组成的传感系统，调制器利用液芯光纤本身的电光效应制成，光源采用半导体激光器取代氦—氖激光器，其中液芯光纤是将液芯硝基甲苯注入空心石英光纤中制成。

光纤分路器置于激光器之前，光纤分路器输出两端分别接相位调制器及显微物镜。相位调制器输出接另一显微物镜、两个显微物镜分别与两根液芯光纤相连，其中一根作为传感光纤，另一根作参考光纤，将两根光纤输出合并后接光电探测器，光电探测器将光信号转换成电信号送入外差测量电路。

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

图1为本实用新型方框图。

图2为本实用新型外差检测电路方框图。

图3为本实用新型外差检测电路的电原理图。

图1中，由半导本激光器1发出的激光，首先经光纤分路器2分成二束光，分路器分光比为1∶1，其中一束光作为参考光，另一路光为传感光。参考光首先经调制器3后被调制成24赫芝调制频率的光信号，该光信号经耦合器5聚焦进入参考光纤7中。物光同样经耦合器4聚焦进入传感光纤6中，耦合器4，5均为10倍显微物镜，参考光纤6及传感光纤7均为液芯光纤，液芯光纤是在石英空心光纤管中注入液态硝基甲苯组成。探测器8接收参考光纤6及传感光纤7输出的干涉光，并转换成电信号，探测器采用光敏三极管，电信号送入外差检测电路9进行处理，从而得到待测传感器结果。

图2中，探测器8将光纤干涉信号转换成电信号后，经放大器10倍放大后，送入相敏检测器11进行相敏检波，相敏检波器参考信号频率为2千赫芝与图1调制器3的频率一致。参考信号经移相电路13移相后，保持与相敏检波器输入信号同相位，当外界传感量发生变化，相敏检波器输入信号相位发生变化，相敏检波器输出相应发生变化，该信号经低通滤波器12滤除载频信号后，输出待测外界传感变化量，最后送于显示单元14输出，显示单元为电压表头。

图3中，放大器10部分为反向运算放大器，R₃为失调平衡电阻R₁，R₂组成闭环系统，运放MA741第六管脚输出。相敏检波器11采用集成芯片LZ×1，C₁，C₂为消振电容，2脚为参考信号输入端，移相电路13中R₄，R₅，R₆，R₇，C₃，C₄构成移相网络，芯片为MA741。低通滤波器12截止频率为100H₂，R₈，R₉，R₁₀，R₁₁，C₅，C₆组成二阶低通网络，显示14为量程0～5伏的电压表头，也可输出到其它记录仪器，如示波器，记录仪，计算机中。

综上所述，本实用新型液芯光纤外差传感器与传统光纤传感器相比，具有以下特点：

1、灵敏度大大提高，比传统光纤传感器高出2个数量级；

2、采用液芯光纤电光调制器取代以往晶体电光调制器，大大简化了系统，降低了成本，提高了性能；

3、光源采用半导体激光器，大大减小了体积及重量，提高了系统的可靠性；

4、本实用新型可直接用于各种条件下压力及温度的测量，传感光纤稍加改变，即可用于其它物理量的测量。