本發(fā)明屬于光纖扭轉(zhuǎn)測(cè)量的技術(shù)領(lǐng)域，具體的，涉及一種基于錐形細(xì)芯錯(cuò)位熔接結(jié)構(gòu)的無溫度交叉干擾的高靈敏度光纖扭轉(zhuǎn)傳感器。

背景技術(shù)：

高靈敏的光纖扭轉(zhuǎn)傳感器在結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中起著十分重要的作用，而現(xiàn)實(shí)生活中往往由于溫度等外界因素的干擾導(dǎo)致所測(cè)扭轉(zhuǎn)靈敏度不準(zhǔn)確。因此，實(shí)現(xiàn)一種沒有溫度交叉干擾，并且還可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度和扭轉(zhuǎn)的變化的光纖傳感器將會(huì)在工程領(lǐng)域內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用。相比于普通的電子和機(jī)械式的扭轉(zhuǎn)傳感器，光纖扭轉(zhuǎn)傳感器具有抗電磁干擾、靈敏度高、成本低、易制作、解調(diào)方法簡(jiǎn)單等不可替代的優(yōu)勢(shì)。

為了實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)中高靈敏無溫度交叉干擾的光纖扭轉(zhuǎn)傳感器，相關(guān)學(xué)者針對(duì)高靈敏的光纖扭轉(zhuǎn)測(cè)量開展了大量卓有成效的工作。主要提出了各種基于特種光纖或單個(gè)光器件的測(cè)量方法：基于橢圓芯保偏光纖的(PM-Elliptical Core Fiber,PM-ECF)薩格拉克(Sagnac)干涉結(jié)構(gòu)的光纖扭轉(zhuǎn)靈敏度實(shí)現(xiàn)了18.60nm/(rad/m)，但其受溫度影響會(huì)出現(xiàn)溫漂的不穩(wěn)定現(xiàn)象；基于微納光纖耦合器的薩格拉克環(huán)實(shí)現(xiàn)了0.16dB/°和0.9nm/°的較高靈敏度光纖扭轉(zhuǎn)測(cè)量，其在光纖扭轉(zhuǎn)的測(cè)量中諧振波長(zhǎng)的強(qiáng)度和位置都會(huì)發(fā)生變化，不可避免的會(huì)受到溫度的影響。此外，也有研究人員提出了采用橢圓芯少模光纖(Elliptical-Core Few Mode Fiber，EC-FMF)實(shí)現(xiàn)了溫度不敏感的光纖扭轉(zhuǎn)傳感器，但其扭轉(zhuǎn)靈敏度僅為20μW/°，且其扭轉(zhuǎn)角度的動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍較小。綜上所述，光纖扭轉(zhuǎn)測(cè)量的解調(diào)方法均采用波長(zhǎng)或強(qiáng)度解調(diào)；但采用波長(zhǎng)解調(diào)的方法會(huì)受外界溫度的影響產(chǎn)生溫漂，同時(shí)，采用強(qiáng)度解調(diào)的方法也會(huì)有波長(zhǎng)的漂移，不能準(zhǔn)確的捕捉外界溫度的變化量。因此，提出一種沒有溫度交叉干擾，且還能準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)溫度變化量的光纖扭轉(zhuǎn)傳感器具有不言而喻的意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷和改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種高靈敏無溫度交叉干擾的光纖扭轉(zhuǎn)傳感器，實(shí)現(xiàn)溫度和扭轉(zhuǎn)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的溫度交叉干擾、扭轉(zhuǎn)靈敏度低和動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍小等技術(shù)問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于錐形細(xì)芯光纖錯(cuò)位熔接的沒有溫度交叉干擾的高靈敏光纖扭轉(zhuǎn)傳感器，包括第一單模光纖、第一細(xì)芯光纖、錐形細(xì)芯光纖、第二細(xì)芯光纖和第二單模光纖；

所述第一單模光纖的一端與第一細(xì)芯光纖相連，兩者之間的錯(cuò)位熔接點(diǎn)作為第一熔接點(diǎn)，錯(cuò)位熔接用于將第一單模光纖中傳輸?shù)墓廨^為平均的耦合到第一細(xì)芯光纖的纖芯和包層中；另一端用于外接寬源光源；第一單模光纖用于將寬帶光源發(fā)出的光耦合到第一細(xì)芯光纖的纖芯中；

所述錐形細(xì)芯光纖設(shè)在所述第一細(xì)芯光纖和所述第二細(xì)芯光纖之間，用于將第一細(xì)芯光纖的包層中傳輸?shù)墓獠糠中孤┑酵饨绛h(huán)境中；所述第二細(xì)芯光纖的另一端連接所述第二單模光纖的一端，兩者之間的錯(cuò)位熔接點(diǎn)作為第二熔接點(diǎn)，錯(cuò)位熔接用于將第二細(xì)芯光纖中纖芯和包層傳輸?shù)墓廨^為平均的耦合到第二單模光纖的纖芯中；所述第二單模光纖的另一端，作為輸出端外接光譜儀；

所述第一熔接點(diǎn)和所述第二熔接點(diǎn)采用光纖軸線方向?qū)ΨQ、截面方向錯(cuò)位的熔接方式，與第一細(xì)芯光纖、錐形細(xì)芯光纖和第二細(xì)芯光纖一起形成光纖線內(nèi)馬赫-澤德干涉結(jié)構(gòu)，第一、二細(xì)芯光纖與第一、二單模光纖軸線方向?qū)ΨQ使得所述細(xì)芯光纖中被激發(fā)的包層模式數(shù)目相對(duì)較少，與細(xì)芯光纖纖芯形成模式干涉后能形成較為純凈的干涉圖樣，在垂直于光纖光軸的截面方向錯(cuò)位能使得熔接過程中分配到所述細(xì)芯光纖中纖芯和包層的光強(qiáng)較為平均。

進(jìn)一步的，所述光纖傳感器還包括光譜儀，所述光譜儀的輸入端連接至所述第二單模光纖的第二端，即光纖扭轉(zhuǎn)傳感器的輸出端；所述光譜儀用于顯示所述光經(jīng)過第一細(xì)芯光纖、錐形細(xì)芯光纖和第二細(xì)芯光纖形成的錐形細(xì)芯光纖錯(cuò)位熔接結(jié)構(gòu)的透射光譜，從而得到馬赫-澤德在線干涉圖樣。

進(jìn)一步的，所述第一細(xì)芯光纖和所述第二細(xì)芯光纖的長(zhǎng)度均為0.5cm～1cm，不同長(zhǎng)度的細(xì)芯光纖會(huì)使得如權(quán)利要求2所述干涉圖樣形成不同的自由光譜范圍；第一、二細(xì)芯光纖的長(zhǎng)度越長(zhǎng)，自由光譜范圍越小。

進(jìn)一步的，所述第一細(xì)芯光纖和所述第二細(xì)芯光纖的光纖包層直徑為62.5μm～100μm，不同的包層直徑使得包層中被激發(fā)的包層模式與外界環(huán)境接觸的難易程度不同，從而影響最終被測(cè)溫度和扭轉(zhuǎn)的靈敏度，包層越細(xì)靈敏度越高。

進(jìn)一步的，所述第一細(xì)芯光纖和所述第二細(xì)芯光纖的光纖纖芯直徑為1μm～5.6μm，不同的纖芯直徑使得從第一單模光纖纖芯耦合到第一細(xì)芯光纖纖芯的光功率不同，從而形成不同消光比的干涉圖樣。所述第一細(xì)芯光纖和所述第二細(xì)芯光纖的光纖纖芯直徑取為1～5.6μm，包層直徑取62.5μm～100μm，

進(jìn)一步的，所述錐形細(xì)芯光纖、第一細(xì)芯光纖和所述第二細(xì)芯光纖是一根光纖整體拉制成的，光纖外徑形狀為圓柱形；所述錐形細(xì)芯光纖是采用氫氧焰對(duì)細(xì)芯光纖中部加熱熔融拉制細(xì)芯光纖而成；其中，兩端未進(jìn)行熔融加熱拉錐的細(xì)芯光纖分別為所述第一細(xì)芯光纖和所述第二細(xì)芯光纖；所述錐形細(xì)芯光纖的錐腰直徑為15μm～40μm(選擇該直徑范圍是為了更好的與外界環(huán)境接觸，提高被測(cè)物理量的靈敏度，且錐形細(xì)芯光纖中的纖芯和包層都還存在，在光譜儀上還能形成干涉圖樣，適合于方式更簡(jiǎn)單的波長(zhǎng)和強(qiáng)度解調(diào))；錐腰直徑越小，泄漏出包層的包層模式功率越強(qiáng)，所測(cè)溫度和扭轉(zhuǎn)靈敏度越高；所述錐形細(xì)芯光纖的錐區(qū)長(zhǎng)度為300μm～1000μm，不同長(zhǎng)度的錐形細(xì)芯光纖形成不同的自由光譜范圍，長(zhǎng)度越長(zhǎng)，自由光譜范圍越小。

進(jìn)一步的，所述第一單模光纖和第二單模光纖與錐形細(xì)芯光纖截面方向錯(cuò)位對(duì)稱熔接的兩光軸在截平面上的錯(cuò)位距離為3μm～8μm，不同的錯(cuò)位距離，產(chǎn)生不同的接觸面積，使得從單模光纖耦合進(jìn)細(xì)芯光纖包層的功率不同，距離越小，耦合進(jìn)包層的功率越小，所得干涉圖樣的消光比越小。

進(jìn)一步的，所述光纖扭轉(zhuǎn)傳感器還包括第一夾具和第二夾具，所述第一夾具和所述第二夾具分別固定夾持著所述光纖扭轉(zhuǎn)傳感器的第一單模光纖和第二單模光纖，所述第一夾具和所述第二夾具之間，由第一細(xì)芯光纖、錐形細(xì)芯光纖、第二細(xì)芯光纖形成的錐形細(xì)芯光纖錯(cuò)位熔接結(jié)構(gòu)處于自由伸直的狀態(tài)，所述第一夾具的位置固定，所述第二夾具能360°旋轉(zhuǎn)。如此可以將扭轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)的精確度控制在10^-5量級(jí)，極大的提高了光纖扭轉(zhuǎn)測(cè)量的動(dòng)態(tài)范圍及分辨率。

進(jìn)一步的，所述錐形細(xì)芯光纖在光纖線內(nèi)馬赫-澤德干涉中使得包層中激發(fā)出的光能更多的與外界環(huán)境接觸，錐形細(xì)芯光纖的直徑越細(xì)，從包層泄漏到外界環(huán)境中的光越多，感知外界環(huán)境的光就越多，從而提高被測(cè)溫度和扭轉(zhuǎn)的靈敏度。

本發(fā)明中，第一單模光纖與所述第一細(xì)芯光纖錯(cuò)位熔接是為了把單模光纖中傳輸?shù)墓夤β授呌谄骄胤峙湓阱F形細(xì)芯光纖的纖芯和包層中，以便得到較高消光比的透射光譜；將細(xì)芯光纖拉制成錐形是為了使在包層中傳輸?shù)墓飧嗟呐c外界接觸，以達(dá)到提高靈敏度的效果。同樣第二細(xì)芯光纖與所述第二單模光纖錯(cuò)位熔接是為了將在錐形細(xì)芯光纖中傳輸?shù)陌鼘幽：屠w芯模耦合到單模光纖中形成干涉，以便在光譜儀中觀察到干涉圖樣。

本發(fā)明在用于光纖扭轉(zhuǎn)測(cè)量時(shí)，將光譜儀上產(chǎn)生的占主導(dǎo)地位或消光比較高的諧振波長(zhǎng)的位置調(diào)節(jié)至所在光譜窗口的中間；當(dāng)外界溫度發(fā)生變化時(shí)，可以通過記錄光譜上諧振波長(zhǎng)的位置變化來測(cè)量溫度的變化；同理，當(dāng)外界的扭曲作用在所述光纖傳感器時(shí)，可以通過光譜儀上諧振波長(zhǎng)的光強(qiáng)變化來實(shí)現(xiàn)光纖扭轉(zhuǎn)的測(cè)量。分別通過諧振波長(zhǎng)位置和強(qiáng)度的變化來實(shí)現(xiàn)對(duì)外界環(huán)境溫度和扭曲的監(jiān)測(cè)，兩個(gè)被測(cè)參量在測(cè)量過程中沒有相互的串?dāng)_。

根據(jù)圓柱體理論，在扭轉(zhuǎn)范圍不大時(shí)，圓柱體的長(zhǎng)度可以視為沒有變化，因此，光纖扭轉(zhuǎn)過程中諧振波長(zhǎng)是否漂移只取決于錐形細(xì)芯光纖中的包層模和纖芯模的有效折射率；由于纖芯模與包層模的光彈系數(shù)很相近，可以視為相等，所以光纖在扭轉(zhuǎn)的過程中由于扭轉(zhuǎn)導(dǎo)致的纖芯模和包層模有效折射率的差值可以視為沒有變化?；谏鲜隼碚?，在光纖扭轉(zhuǎn)測(cè)量的過程中諧振波長(zhǎng)的位置不會(huì)發(fā)生變化，如諧振波長(zhǎng)發(fā)生較為明顯的波動(dòng)也是由于光源的不穩(wěn)定引起。在溫度的測(cè)量過程中，錐形細(xì)芯光纖的長(zhǎng)度不會(huì)產(chǎn)生變化，只有纖芯模和包層模的有效折射率差會(huì)發(fā)生變化，而二者的熱光系數(shù)相差1～2個(gè)數(shù)量級(jí)，且溫度測(cè)量過程中沒有光從包層中泄漏出去，所以諧振波長(zhǎng)的光強(qiáng)不會(huì)發(fā)生變化，因此，在溫度的測(cè)量過程中會(huì)有諧振波長(zhǎng)的強(qiáng)度不變，位置出現(xiàn)漂移的現(xiàn)象。綜上所述，所述光纖傳感器可以根據(jù)諧振波長(zhǎng)的強(qiáng)度和位置變化來區(qū)分扭轉(zhuǎn)和溫度的變化，而相互之間沒有產(chǎn)生干擾。

錯(cuò)位就是為了使全在纖芯中傳輸?shù)墓饽苡幸徊糠謧鞯桨鼘又校恢劣诠馊荚诶w芯中，所以錯(cuò)位才能使纖芯和包層中的光分布的較為均勻。

總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

(1)本發(fā)明通過錐形細(xì)芯光纖錯(cuò)位熔接產(chǎn)生的諧振波長(zhǎng)來測(cè)量扭轉(zhuǎn)和外界溫度的變化，分別通過監(jiān)測(cè)干涉圖樣諧振波長(zhǎng)的功率變化和波長(zhǎng)位置的變化來實(shí)現(xiàn)扭轉(zhuǎn)和溫度的同時(shí)測(cè)量，由于扭轉(zhuǎn)和溫度這兩個(gè)被測(cè)參量分別采用強(qiáng)度解調(diào)和波長(zhǎng)解調(diào)的方法；因此，在扭轉(zhuǎn)的測(cè)量過程中沒有溫度的交叉干擾。

(2)本發(fā)明提供的錐形細(xì)芯光纖錯(cuò)位熔接結(jié)構(gòu)，由于細(xì)芯光纖拉錐后對(duì)外界環(huán)境更敏感，可實(shí)現(xiàn)高靈敏度、大動(dòng)態(tài)范圍、高精度的光纖溫度和扭轉(zhuǎn)測(cè)量；此外，相比傳統(tǒng)的需要耦合器構(gòu)成的光纖干涉儀，所述光纖傳感器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉、易于集成等優(yōu)勢(shì)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例1的基于錐形細(xì)芯光纖錯(cuò)位結(jié)構(gòu)的無溫度交叉干擾的高靈敏度光纖扭轉(zhuǎn)傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例1中錐形細(xì)芯光纖與單模光纖錯(cuò)位熔接的示意圖；

圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中錐形細(xì)芯光纖錯(cuò)位結(jié)構(gòu)光譜諧振波長(zhǎng)的功率和位置隨著第二夾具的旋轉(zhuǎn)角度變化的擬合曲線；

圖4是本發(fā)明實(shí)施例1中錐形細(xì)芯光纖錯(cuò)位結(jié)構(gòu)光譜諧振波長(zhǎng)的功率和位置隨著溫度變化的擬合曲線。

在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：1-寬帶光源，2-第一單模光纖，3-第一錯(cuò)位熔接點(diǎn)，4-第一細(xì)芯光纖，5-錐形細(xì)芯光纖，6-第二細(xì)芯光纖，7-第二錯(cuò)位熔接點(diǎn)，8-第二單模光纖，9-光譜儀。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。

本發(fā)明提供的一種基于錐形細(xì)芯光纖沒有溫度交叉干擾的高靈敏度光纖扭轉(zhuǎn)傳感器，包括第一單模光纖、第一錯(cuò)位熔接點(diǎn)、第一細(xì)芯光纖、錐形細(xì)芯光纖、第二細(xì)芯光纖、第二錯(cuò)位熔接點(diǎn)、第二單模光纖和光譜儀；

其中，第一單模光纖的兩端分別用于和寬帶光源的輸出端，以及第一細(xì)芯光纖的第一端相連接；第一單模光纖的第二端連接第一細(xì)芯光纖的第一端；錐形細(xì)芯光纖連接在第一細(xì)芯光纖的第二端和第二細(xì)芯光纖的第一端中間；第二細(xì)芯光纖的第二端連接第二單模光纖的第一端；第二單模光纖的第二端與光譜儀的輸入端相連。

以下結(jié)合實(shí)施例1提供的沒有溫度交叉干擾的高靈敏度光纖扭轉(zhuǎn)傳感器，進(jìn)一步闡述本發(fā)明；本發(fā)明實(shí)施例1的基于錐形細(xì)芯光纖錯(cuò)位結(jié)構(gòu)的無溫度交叉干擾的高靈敏度光纖扭轉(zhuǎn)傳感器測(cè)試示意圖如圖1所示，包括第一單模光纖2、第一熔錯(cuò)位接點(diǎn)3、第一細(xì)芯光纖4、錐形細(xì)芯光纖5、第二細(xì)芯光纖6、第二錯(cuò)位熔接點(diǎn)7、第二單模光纖8、光譜儀9；寬帶光源1連接第一單模光纖2的第一端；第一單模光纖2的第二端與第一細(xì)芯光纖4的第一端錯(cuò)位熔接構(gòu)成第一錯(cuò)位熔接點(diǎn)3；第一細(xì)芯光纖4的第二端連接錐形細(xì)芯光纖5的第一端；錐形細(xì)芯光纖5的第二端連接第二細(xì)芯光纖6的第一端；第二細(xì)芯光纖6的第二端與第二單模光纖8的第一端錯(cuò)位熔接構(gòu)成第二錯(cuò)位熔接點(diǎn)7；第二單模光纖8的第二端與光譜儀9的輸入端連接；

具體地，實(shí)施例1中，第一細(xì)芯光纖4、錐形細(xì)芯光纖5和第二細(xì)芯光纖6在同一根細(xì)芯光纖上；第一單模光纖2的第二端與第一細(xì)芯光纖4的第一端以及第二細(xì)芯光纖6的第二端與第二單模光纖8的第一端均采用x軸和y軸對(duì)稱錯(cuò)位熔接的方式連接，第一單模光纖2的第一端與寬帶光源1以及第二單模光纖8的第二端與光譜儀之間利用FC/APC光纖接頭通過法蘭盤對(duì)接。

下面結(jié)合實(shí)施例1對(duì)上述基于錐形細(xì)芯光纖錯(cuò)位結(jié)構(gòu)沒有溫度交叉干擾的高靈敏度光纖扭轉(zhuǎn)傳感器的工作原理進(jìn)行闡述。

寬帶光源1發(fā)出的寬譜光經(jīng)由第一單模光纖2傳輸至第一錯(cuò)位熔接點(diǎn)3；由于第一單模光纖2與第一細(xì)芯光纖4的光纖纖芯直徑不同，且采用錯(cuò)位熔接的方式，因此，在第一錯(cuò)位熔接點(diǎn)3處會(huì)出現(xiàn)模場(chǎng)不匹配的現(xiàn)象，使得第一單模光纖2中傳輸?shù)睦w芯模激發(fā)了第一細(xì)芯光纖4中的包層模向前傳輸，同時(shí)還有部分纖芯模耦合到第一細(xì)芯光纖4的纖芯中向前傳輸；當(dāng)纖芯模和包層模繼續(xù)向前傳輸?shù)藉F形細(xì)芯光纖5時(shí)，會(huì)有部分光泄漏到空氣中，泄漏出去的光經(jīng)過錐區(qū)后又有少部分耦合回第二細(xì)芯光纖6的第一端繼續(xù)向前傳輸；當(dāng)光信號(hào)到達(dá)第二錯(cuò)位熔接點(diǎn)7時(shí)，第二細(xì)芯光纖6中向前傳輸?shù)睦w芯模和包層模耦合進(jìn)第二單模光纖8第一端的纖芯中產(chǎn)生干涉光信號(hào)，最后干涉光信號(hào)進(jìn)入光譜儀9的輸入端，在光譜儀9上可觀察到錐形細(xì)芯光纖錯(cuò)位結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的占主導(dǎo)地位的若干諧振波長(zhǎng)，其中之一的諧振波長(zhǎng)的消光比約為20dB，非常適合光纖扭轉(zhuǎn)測(cè)量過程中采用的強(qiáng)度解調(diào)方法。

當(dāng)外界扭曲作用在所述光纖傳感器時(shí)，在錐形細(xì)芯光纖中傳輸?shù)睦w芯模與包層模的光彈系數(shù)很相近，可以視為相等，錐形細(xì)芯光纖中的包層模和纖芯模的有效折射率差值可以視為沒有變化，扭曲時(shí)錐形細(xì)芯光纖的長(zhǎng)度也未隨之變化，因此，所述光纖傳感器受到扭曲時(shí)沒有諧振波長(zhǎng)的漂移，只有在光纖包層中傳輸?shù)墓庑孤┑酵饨绛h(huán)境中，可以在光譜儀9上觀察到諧振波長(zhǎng)僅有強(qiáng)度的變化，而未產(chǎn)生諧振波長(zhǎng)漂移的現(xiàn)象；從而通過強(qiáng)度解調(diào)的方式得出光纖扭轉(zhuǎn)靈敏度的大小。

當(dāng)外界環(huán)境的溫度發(fā)生變化時(shí)，所述光纖傳感器中錐形細(xì)芯光纖的長(zhǎng)度不會(huì)產(chǎn)生變化，由于光纖具有纖芯模和包層模的熱光系數(shù)相差較大的特性，導(dǎo)致二者的有效折射率差會(huì)發(fā)生變化，從而產(chǎn)生相位的變化；另外，溫度測(cè)量過程中沒有光從包層泄漏到外界環(huán)境(測(cè)溫度的實(shí)驗(yàn)過程中保證光纖不被彎曲或扭轉(zhuǎn)等，以保證光不會(huì)泄漏到環(huán)境中。)，所以諧振波長(zhǎng)的光強(qiáng)不會(huì)發(fā)生變化，因此，在溫度的測(cè)量過程中會(huì)有諧振波長(zhǎng)的強(qiáng)度不變，位置出現(xiàn)漂移的現(xiàn)象；在光譜儀9上不同的諧振波長(zhǎng)會(huì)同時(shí)產(chǎn)生漂移而諧振波長(zhǎng)的功率強(qiáng)度未發(fā)生變化現(xiàn)象，那么即可采用波長(zhǎng)解調(diào)的方式來監(jiān)測(cè)外界環(huán)境溫度的變化。

附圖3中所示為錐形細(xì)芯光纖錯(cuò)位熔接結(jié)構(gòu)所測(cè)光纖扭轉(zhuǎn)靈敏度時(shí)諧振波長(zhǎng)功率和位置的擬合曲線，從圖中可看出，錐形細(xì)芯光纖錯(cuò)位熔接結(jié)構(gòu)在0～60°范圍內(nèi)變化時(shí)，對(duì)應(yīng)諧振波長(zhǎng)功率的線性擬合斜率為0.12，因此，所得光纖扭轉(zhuǎn)的靈敏度為0.12dB/°C，與目前所知的用強(qiáng)度解調(diào)方式獲取的最高扭轉(zhuǎn)靈敏度在同一數(shù)量級(jí)，且其擬合曲線的線性度在99％以上，具有非常好的線性度；此外，從圖中可以看出，諧振波長(zhǎng)位置變化的擬合曲線是一條直線，即光纖扭曲過程中諧振波長(zhǎng)的位置并沒有產(chǎn)生漂移的現(xiàn)象，所以可通過功率強(qiáng)度解調(diào)的方式來獲取線性良好、高靈敏度的光纖扭轉(zhuǎn)傳感器。

附圖4中所示為錐形細(xì)芯光纖錯(cuò)位熔接結(jié)構(gòu)所測(cè)外界溫度變化時(shí)諧振波長(zhǎng)功率和位置的擬合曲線，從圖中可看出，錐形細(xì)芯光纖錯(cuò)位熔接結(jié)構(gòu)在25～85℃范圍內(nèi)變化時(shí)，對(duì)應(yīng)諧振波長(zhǎng)位置的線性擬合斜率也為0.12，因此，所得溫度靈敏度為0.12nm/℃，比目前所知布拉格光纖光柵、長(zhǎng)周期光纖光柵的溫度靈敏度約高一個(gè)數(shù)量級(jí)，且其擬合曲線的線性度在99.5％以上，也具有非常好的線性度；此外，從圖中可以看出，諧振波長(zhǎng)功率變化的擬合曲線是一條直線，即測(cè)溫過程中諧振波長(zhǎng)的功率并沒有變化，所以可通過波長(zhǎng)解調(diào)的方式來獲取高精度的外界環(huán)境溫度變化，由于所采取的解調(diào)方式不同，因此，與扭轉(zhuǎn)測(cè)量的過程完全沒有干擾。

基于上述光纖扭轉(zhuǎn)的測(cè)量方式，僅采用強(qiáng)度解調(diào)的方法即可獲得高靈敏度、-360°～360°大動(dòng)態(tài)測(cè)量范圍的光纖扭轉(zhuǎn)傳感器；即使外界溫度時(shí)刻產(chǎn)生變化，對(duì)所述光纖扭轉(zhuǎn)傳感器諧振波長(zhǎng)的功率強(qiáng)度沒有影響，只會(huì)引起波長(zhǎng)的漂移，從而很好的避免了光纖扭轉(zhuǎn)測(cè)量過程中由溫度產(chǎn)生的交叉干擾；因此，所述光纖扭轉(zhuǎn)傳感器是一種高靈敏沒有溫度交叉干擾的測(cè)量裝置，同時(shí)，該裝置還可以很精確的監(jiān)測(cè)外界溫度的變化。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。