[发明专利]一种通过腐蚀得到不同直径光纤光栅来同时测量温度和应力的方法

摘要

本发明公开了一种通过腐蚀得到不同直径光纤光栅来同时测量温度和应力的方法，包括光纤光栅解调仪或者实现类似功能的装置和通过腐蚀方法得到的不同直径光纤光栅。光纤光栅解调仪快速扫描不同波长激光，当波长激光满足光纤光栅的中心波长反射条件时，该波长光会回射到光纤光栅解调仪并记录。由于不同直径的光纤光栅有不同的应力灵敏度，相同的温度灵敏度，两个光纤光栅在相同的环境影响下会产生不同的中心波长漂移，利用两个光栅得到的波长漂移方程联立，即可解方程分别得到环境温度和应力的变化情况。本方案充分利用了不同直径光纤光栅应力灵敏度不同的特点，简单易行，成本低廉，能够有效的克服光纤光栅交叉敏感问题。

主权项

一种通过腐蚀得到不同直径光纤光栅来同时测量温度和应力的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：使用氢氟酸将普通光敏单模光纤腐蚀10‑20毫米，使腐蚀部分的直径比普通光敏单模光纤的未腐蚀部分小25‑85微米，腐蚀部分与未腐蚀部分之间直径减小的过渡区域为0.01‑0.3毫米；步骤二：在步骤一中所得到光纤的腐蚀部分与未腐蚀部分结合部位的两侧分别写入两个光纤光栅；步骤三：将普通光敏单模光纤的一端连接光纤光栅解调仪装置，然后由光纤光栅解调仪装置产生激光并扫描一定的波长范围，当扫描波长满足光纤光栅的中心波长反射条件时，光能量反射回光纤光栅解调仪，不满足时，则光能量通过光纤光栅发射出去；步骤四：通过分别记录两个光栅反射回光纤光栅解调仪对应的波长随时间的变化，即可分别得到两个不同直径光纤光栅的中心波长随时间的受外界环境变化引起的漂移；步骤五：由公式： Δλ B 1 = K ϵ 1 Δϵ + K T 1 ΔT Δλ B 2 = K ϵ 2 Δϵ + K T 2 ΔT 代入已知的两个光栅的温度和应变灵敏度，及用光纤光栅解调仪测量得到的中心波长偏移，即可通过解方程组得到需要的温度和应力变化量，其中ΔλB1为第一光栅的中心波长的漂移，ΔλB2为第二光栅的中心波长的漂移，Kε1为第一光栅的应力灵敏度，Kε2为第二光栅的应力灵敏度，KT1为第一光栅的温度灵敏度， KT2为第二光栅的温度灵敏度，Δε为应力变化量，ΔT为温度变化量，第一光栅为写入光纤腐蚀部分的光栅，第二光栅为写入光纤未腐蚀部分的光栅。