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一種石墨烯光纖壓力傳感器及制作方法與測壓裝置及測壓方法與流程

文檔序號:12446563閱讀:來源:國知局

技術(shù)特征:

1.一種石墨烯光纖壓力傳感器,其特征在于,包括光纖和石墨烯膜;所述光纖的端部設(shè)有凹腔,所述石墨烯膜覆蓋光纖的端部和凹腔,所述凹腔和石墨烯膜形成法珀腔。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯光纖壓力傳感器,其特征在于,所述凹腔的腔口直徑為80-120微米,深度為30-60微米。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種石墨烯光纖壓力傳感器,其特征在于,所述石墨烯膜的厚度為0.3-4納米。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的一種石墨烯光纖壓力傳感器的制作方法,其特征在于,包括以下步驟:

S1、使用一定濃度的HF溶液腐蝕光纖的端部,制得凹腔;

S2、將石墨烯膜放入去離子水中,漂浮于去離子水面,用上述帶凹腔的光纖端面粘附石墨烯膜,制得石墨烯光纖壓力傳感器。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種石墨烯光纖壓力傳感器的制作方法,其特征在于,所述步驟S1中HF溶液的濃度為30-50%,腐蝕溫度為20-30℃。

6.一種適用于權(quán)利要求1-3任一所述的一種石墨烯光纖壓力傳感器的測壓裝置,其特征在于,包括光源裝置、光分束器、光耦合器、若干光電接收器、數(shù)據(jù)處理器;

所述光分束器將光源裝置射出的光按比例分光,一部分光經(jīng)光耦合器傳輸至石墨烯光纖壓力傳感器的法珀腔,反射光由光耦合器接收后傳輸給光電接收器二;另一部分光傳輸至光電接收器一;

光電接收器一和光電接收器二的輸出端接數(shù)據(jù)處理器的輸入端;

所述數(shù)據(jù)處理器的輸出端接顯示裝置。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種石墨烯光纖壓力傳感器的測壓裝置,其特征在于,所述光源裝置包括寬帶光源,所述寬帶光源和光分束器之間設(shè)有若干并聯(lián)的輸出端接調(diào)制器的濾波電路,所述寬帶光源的輸出端接濾波電路的輸入端,光分束器的輸入端接調(diào)制器的輸出端。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種石墨烯光纖壓力傳感器的測壓裝置,其特征在于,所述光電接收器一和光電接收器二的輸出端分別設(shè)有依次串聯(lián)的一級放大電路、濾波電路和二級放大電路;所述二級放大電路的輸出端接數(shù)據(jù)采集卡的輸入端。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種石墨烯光纖壓力傳感器的測壓裝置,其特征在于,所述光分束器的分光比例為1:99。

10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種石墨烯光纖壓力傳感器的測壓裝置的測壓方法,其特征在于,包括以下步驟:

A1、假設(shè)波長為λ1和λ2的光源,其強度分別為I1和I2,調(diào)制后其頻率分別為f1和f2,然后進(jìn)行合流;

A2、光分束器講上述合流的光按一定比例分光,一部分光直接被光電探測器一接收,其對應(yīng)的電壓值為V1(f1,f2),法珀腔對另一部分的兩個波長的光的反射率分別為R(λ1)和R(λ2),其參考電壓和信號電壓分別是V2(f1,f2,R(λ1),R(λ2));

A3、對電壓值V1(f1,f2)進(jìn)行FFT變換,得到頻譜上的兩個峰M1和M2,分別對應(yīng)兩個頻率f1和f2;同樣經(jīng)FFT變換,可以得到V2(f1,f2,R(λ1),R(λ2))的兩個不同頻率的峰值,即N1和N2;

A4、消除光源的影響:N1/M1和N2/M2;

A5、消除對光路擾動和光電接收器參數(shù)漂移的影響:(N1/M1)/(N1/M1+N2/M2),得到的結(jié)果只與R(λ1)和R(λ2)有關(guān),即,而反射率變化只與腔長有關(guān),因此上述的比值是只與腔長有關(guān)的函數(shù),實現(xiàn)了整套系統(tǒng)的測壓。

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