[发明专利]一种可判别弯曲方向的曲率和温度同时测量的光纤传感器

摘要

本发明公开了一种可判别弯曲方向的曲率和温度同时测量的光纤传感器，包括宽带光源、第一单模光纤、第一熔接点、第一细芯光纤、细芯长周期光纤光栅、第二细芯光纤、第二熔接点、第二单模光纤和光谱仪；宽带光源与第一单模光纤连接，第一单模光纤与第一细芯光纤的连接点构成第一熔接点；第一熔接点、第一细芯光纤和细芯长周期光纤光栅的连接构成在线马赫泽德干涉结构，实现了在线马赫泽德干涉结构与细芯长周期光纤光栅的级联；第二细芯光纤和第二单模光纤的连接点构成第二熔接点，第二细芯光纤、第二单模光纤和光谱仪依次相连；通过对光谱仪上得到的光谱进行波长解调和强度解调，不仅可以判别弯曲方向，还可以实现曲率和温度的同时测量。

主权项

一种可判别弯曲方向的曲率和温度同时测量的光纤传感器，其特征在于，包括宽带光源(1)、第一单模光纤(2)、第一细芯光纤(4)、细芯长周期光纤光栅(5)、第二细芯光纤(6)和第二单模光纤(8)；所述第一单模光纤(2)的第一端连接所述宽带光源(1)的输出端；所述第一单模光纤(2)的第二端连接所述第一细芯光纤(4)的第一端，且所述第一单模光纤(2)与所述第一细芯光纤(4)的连接端作为第一熔接点(3)；所述细芯长周期光纤光栅(5)连接在所述第一细芯光纤(4)的第二端和所述第二细芯光纤(6)的第一端之间；所述第二细芯光纤(6)的第二端连接所述第二单模光纤(8)的第一端，且所述第二细芯光纤(6)与所述第二单模光纤(8)的连接管作为第二熔接点(7)；所述第一熔接点(3)、所述第一细芯光纤(4)和所述细芯长周期光纤光栅(5)的第一端依次形成了在线马赫泽德干涉结构；细芯长周期光纤光栅(5)与所述在线马赫泽德干涉结构实现了级联；通过级联实现在线马赫泽德干涉结构的干涉谱与细芯长周期光纤光栅的损耗峰叠加以形成不同波长的谐振峰，进而可进行多物理参量的同时测量；工作中，当外界温度变化时，所述光纤传感器中的第二细芯光纤(4)和细芯长周期光纤光栅(5)中传输的纤芯模和包层模的折射率差会产生微小的变化，从而导致光谱仪(9)上光谱的谐振波长会产生漂移现象，通过波长解调的方式得到所述光纤传感器的温度灵敏度；当外界压力或应力作用在所述光纤传感器时，细芯长周期光纤光栅(5)的周期会随着压力或应力出现变大或变小的现象，细芯长周期光纤光栅(5)中的包层模会向不同方向泄露出去，导致光纤耦合强度降低，在光谱仪(9)上观察到其他谐振波长的强度变化，从而解调出光纤弯曲的灵敏度大小；当光纤弯曲方向不同时，通过细芯长周期光纤光栅产生的两个谐振波长强度的相反变化来判别光纤的弯曲方向。