[发明专利]基于双折射晶体温度补偿的光纤压力传感器及其制作方法

摘要

本发明公开了一种基于双折射晶体温度补偿的光纤压力传感器及其制作方法，该传感器由法珀压力传感头芯片、双折射晶体、自聚焦透镜、玻璃毛细管、石英玻璃管和多模光纤构成。光信号依次经过双折射晶体和光纤法珀压力传感头之后，光程差将分别受到调制，通过检测两者光程差的变化，同时实现压力和温度的双参量测量。与现有技术相比，引入温度测量结果作为参考量，对压力测量结果进行校正，实现高精度的压力测量传感。此外，解调仪实现温度和压力实时同步解调，解调系统简单，数据处理准确，系统成本较低，实践操作方便。

主权项

一种基于双折射晶体温度补偿的光纤压力传感器，利用压力和温度双参量实现传感，该传感器装置包括法珀压力传感头芯片（30）、LiNbO3晶体（4）、自聚焦透镜（7）、玻璃毛细管（9）、石英玻璃管（6）和多模光纤（10），其特征在于，所述法珀压力传感头芯片（30）包括Pyrex玻璃基板（2）和单晶硅片（1），Pyrex玻璃基板（2）表面加工浅坑，并与单晶硅片（1）构成法珀微腔（11），其中浅坑底部（12）作为法珀微腔（11）第一个反射面，单晶硅片（1）内表面（13）作为法珀微腔（11）第二个反射面，浅坑深度即为法珀微腔的腔长，单晶硅片（1）为压力敏感元件；所述LiNbO3晶体（4）紧贴法珀压力传感头芯片（30）后端，两者之间的距离小于1mm，同时两者处于相同的温度条件下，所述LiNbO3晶体（4）另一端镀线偏振膜（5），线偏振膜（5）的透光轴方向与LiNbO3晶体（4）的光轴方向成45°，法珀压力传感头芯片（30）、LiNbO3晶体（4）和石英玻璃管（6）封装固定；将玻璃毛细管（9）伸入石英玻璃管（6），一端贴紧自聚焦透镜（7）；所述玻璃毛细管（9）中轴位置设置有126μm通孔，所述多模光纤（10）由玻璃毛细管（9）后端的喇叭口（16）伸入玻璃毛细管（9）中；贯穿所述玻璃毛细管（9）之后，所述多模光纤（10）末端与自聚焦透镜（7）顶紧，并伸入石英玻璃管（6）之中；多模光纤（10）、玻璃毛细管（9）、石英玻璃管（6）和自聚焦透镜（7）彼此封装固定；当外界压力（15）施加在传感器，单晶硅片（1）的形变引起法珀微腔（11）腔长发生变化，从而改变入射光信号的光程差，通过解调光程差实现压力解调。温度变化将改变LiNbO3晶体4厚度和双折射差，从而使得其透射光信号光程差改变，通过解调光程差实现温度解调。