專利名稱：一種基于光纖環(huán)鏡的光子晶體光纖液體流量計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于液體流量計(jì)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于光纖環(huán)鏡的光子晶體光纖液體流量計(jì)。
背景技術(shù)：
流量是生產(chǎn)過(guò)程、能源計(jì)量和環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)等的一個(gè)重要參量。使用最早、應(yīng)用最廣泛的流量傳感器是機(jī)械轉(zhuǎn)子式的，其技術(shù)相對(duì)成熟，但由于受機(jī)械結(jié)構(gòu)限制，測(cè)量誤差較大。隨后發(fā)展起來(lái)的電磁流量計(jì)、超聲波流量計(jì)和聲學(xué)多普勒流量計(jì)測(cè)量精度都較高，且使用簡(jiǎn)便，但易受電磁干擾，使用成本較高。隨著人們對(duì)光纖的深入研究和光纖應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，光纖傳感技術(shù)代表了新一代傳感器的發(fā)展趨勢(shì)?；诠饫w的流量計(jì)也受到人們的重視并且被大量應(yīng)用。光纖流量計(jì)通常是利用流量對(duì)光信號(hào)強(qiáng)度、相位、波長(zhǎng)等參量的調(diào)制作用設(shè)計(jì)而成的。與傳統(tǒng)的流量傳感器相比，光纖流量傳感器具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)耐高溫高壓，抗電磁干擾，抗環(huán)境噪聲，電氣絕緣性好，在易燃、易爆環(huán)境下安全可靠；( 頻帶寬、動(dòng)態(tài)范圍廣，靈敏度高，準(zhǔn)確性高且穩(wěn)定性高；(3)便于遠(yuǎn)距離測(cè)量和控制；(4)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，質(zhì)量輕。目前，文獻(xiàn)報(bào)道的光纖流量傳感器有如下幾種(1)光纖渦輪流量傳感器，它基于傳統(tǒng)渦輪流量測(cè)量的原理，將周期性的反射光脈沖變?yōu)橹芷谛缘碾娒}沖信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)電脈沖信號(hào)的頻率而得出流量；( 光纖渦街流量傳感器，它基于流體力學(xué)中卡門渦街的理論，通過(guò)檢測(cè)光的強(qiáng)度或相位的變化從而得到渦街頻率，進(jìn)而得出流量；C3)光纖多普勒流速傳感器，它基于光的多普勒效應(yīng)，通過(guò)檢測(cè)光頻差而得出流量；(4)光纖小流量傳感器， 它基于菲涅耳拖曳效應(yīng)，通過(guò)檢測(cè)光的相位差而得出流量；( 靶式光纖光柵流量傳感器， 它基于光纖光柵的原理，通過(guò)檢測(cè)反射波長(zhǎng)的變化量而得出流量。在綜上所述的研究中，現(xiàn)有技術(shù)光纖流量計(jì)是利用流量對(duì)光信號(hào)的強(qiáng)度和相位的調(diào)制而設(shè)計(jì)的，而光強(qiáng)和相位受環(huán)境影響較大，實(shí)際應(yīng)用中很難準(zhǔn)確檢測(cè)；而靶式光纖光柵流量計(jì)通過(guò)光纖光柵的波長(zhǎng)漂移檢測(cè)流量精度比較高，但是光纖光柵同時(shí)對(duì)溫度和應(yīng)變等敏感，所以大大降低了該流量計(jì)的實(shí)用性，限制了其在實(shí)際工程中的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有光纖流量計(jì)檢測(cè)精確度低，受外界環(huán)境影響等問(wèn)題， 提出一種基于光纖環(huán)鏡的光子晶體光纖液體流量計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，檢測(cè)精確，抗干擾性強(qiáng)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種基于光纖環(huán)鏡的光子晶體光纖液體流量計(jì)，其特征在于，包括入射光纖、3-dB 耦合器、出射光纖、光子晶體光纖、錐形流量管和受力物；3-dB耦合器一邊的兩個(gè)端口分別與入射光纖以及出射光纖連接，3-dB耦合器另一邊的兩個(gè)端口分別與光子晶體光纖的上端以及光子晶體光纖的下端連接，錐形流量管貫穿整根光子晶體光纖，受力物固定于光子晶體光纖的下端。
本發(fā)明所具有的優(yōu)點(diǎn)為一種基于光纖環(huán)鏡的光子晶體光纖液體流量計(jì)，通過(guò)檢測(cè)光纖環(huán)鏡的干涉谷的波長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)流量大小的檢測(cè)。由于本發(fā)明是基于波長(zhǎng)檢測(cè)，所以檢測(cè)精確度較高；同時(shí)本發(fā)明采用光子晶體光纖，光子晶體光纖具有對(duì)溫度和折射率不敏感等優(yōu)點(diǎn)，所以本發(fā)明具有很強(qiáng)的抗外界環(huán)境干擾性；此外本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于生產(chǎn)，具有潛在的實(shí)用價(jià)值。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步描述。如圖1所示，一種基于光纖環(huán)鏡的光子晶體光纖液體流量計(jì)，其特征在于，包括入射光纖l、3-dB耦合器2、出射光纖3、光子晶體光纖4、錐形流量管5和受力物6 ；3-dB耦合器2 —邊的兩個(gè)端口分別與入射光纖1以及出射光纖3連接，3-dB耦合器2另一邊的兩個(gè)端口分別與光子晶體光纖4的上端以及光子晶體光纖4的下端連接，錐形流量管5貫穿整根光子晶體光纖4，受力物6固定于光子晶體光纖4的下端。本發(fā)明基于以下原理在光纖環(huán)鏡中，入射光由3-dB耦合器分為兩個(gè)相向傳輸?shù)墓庑盘?hào)，兩束光經(jīng)過(guò)整個(gè)光纖環(huán)境再次到達(dá)3-dB耦合器后輸出。入射光由3-dB耦合器分為兩個(gè)反向傳輸?shù)墓庑盘?hào)，兩束光經(jīng)過(guò)光子晶體光纖后產(chǎn)生相位延遲δ δ = 2 π BL/ λ其中B為光子晶體光纖的群速度折射率差，L為光子晶體光纖的長(zhǎng)度，λ為入射光波長(zhǎng)。當(dāng)兩束光通過(guò)整個(gè)光纖環(huán)鏡后發(fā)生干涉，出射光呈明顯的干涉條紋。當(dāng)液體流經(jīng)錐形流量管時(shí)，受力物受到液體的壓強(qiáng)作用，其中液體壓強(qiáng)大小取決于液體流量大?。粡亩后w流量大小通過(guò)受力物作用于光子晶體光纖。光子晶體光纖受到力后B和L發(fā)生變化，直接導(dǎo)致δ也發(fā)生變化，從而干涉譜發(fā)生漂移。所以可以通過(guò)檢測(cè)干涉谷波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)對(duì)流量大小的傳感，且檢測(cè)精度較高。本實(shí)施例中，采用的是高雙折射率的光子晶體光纖，長(zhǎng)度為6cm，其群速度折射率差為8. 65X ΙΟ"40由于光子晶體光纖是一種新型光纖，對(duì)外界溫度和折射率變化都不敏感。 所以基于光子晶體光纖的流量計(jì)有著很好的抗外界干擾性能。本發(fā)明具有檢測(cè)精確度高， 抗外界環(huán)境干擾性高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，具有很大潛在的實(shí)用價(jià)值。
權(quán)利要求
1. 一種基于光纖環(huán)鏡的光子晶體光纖液體流量計(jì)，其特征在于，包括入射光纖、3-dB 耦合器、出射光纖、光子晶體光纖、錐形流量管和受力物；3-dB耦合器一邊的兩個(gè)端口分別與入射光纖以及出射光纖連接，3-dB耦合器另一邊的兩個(gè)端口分別與光子晶體光纖的上端以及光子晶體光纖的下端連接，錐形流量管貫穿整根光子晶體光纖，受力物固定于光子晶體光纖的下端。
全文摘要
一種基于光纖環(huán)鏡的光子晶體光纖液體流量計(jì)，其特征在于，包括入射光纖、3-dB耦合器、出射光纖、光子晶體光纖、錐形流量管和受力物；3-dB耦合器一邊的兩個(gè)端口分別與入射光纖以及出射光纖連接，3-dB耦合器另一邊的兩個(gè)端口分別與光子晶體光纖的上端以及光子晶體光纖的下端連接，錐形流量管貫穿整根光子晶體光纖，受力物固定于光子晶體光纖的下端。本發(fā)明具有檢測(cè)精確度高，抗外界環(huán)境干擾性高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，具有很大潛在的實(shí)用價(jià)值。
文檔編號(hào)G01F1/66GK102393226SQ20111039875
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者趙春柳, 錢文文 申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量學(xué)院