本實(shí)用新型提供了一種基于法布里-珀羅微腔結(jié)構(gòu)的光纖應(yīng)力傳感裝置，屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

光纖應(yīng)力傳感器是世界上應(yīng)用廣泛的傳感器類型，具有許多電傳感器不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，如不受電磁場(chǎng)以及外界環(huán)境變化的影響、靈敏度高、體積小、絕緣性好、可實(shí)現(xiàn)分布測(cè)量等，已廣泛應(yīng)用于石油、化工、交通、能源、冶金、醫(yī)藥、軍工、食品、核工業(yè)等領(lǐng)域。光纖應(yīng)力傳感器是實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期及實(shí)時(shí)在線結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵器件，對(duì)于保障大型設(shè)施的安全、防治惡性以及災(zāi)難性事故的發(fā)生具有極其重要的意義。光纖傳感器相對(duì)于傳統(tǒng)傳感器來(lái)說(shuō)具有極高的靈敏度和分辨率，頻帶范圍很寬，動(dòng)態(tài)范圍很大，不受電磁場(chǎng)干擾等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在國(guó)防軍事部、科研部門以及制造工業(yè)、能源工業(yè)、醫(yī)療等科學(xué)研究領(lǐng)域中都得到實(shí)際應(yīng)用。傳感器的發(fā)展趨勢(shì)是靈敏、精確、適用性強(qiáng)、小巧和智能化。與傳統(tǒng)的應(yīng)力傳感器相比，光纖應(yīng)力傳感器具有體積小、重量輕、響應(yīng)速度快、成本低等特點(diǎn)，可用于各種特殊環(huán)境參數(shù)檢測(cè)，而且光纖的不受電磁干擾，靈敏度高，可靠性高，耐腐蝕，體積小等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此成為目前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。

光纖應(yīng)力傳感器具有一系列突出的優(yōu)點(diǎn)，是光纖傳感器中最具潛力的發(fā)展方向之一。當(dāng)然，目前仍存在很多問(wèn)題需要解決，例如提高空間分辨率、改善探測(cè)靈敏度、擴(kuò)大測(cè)量范圍、縮短響應(yīng)時(shí)間等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于法布里-珀羅微腔結(jié)構(gòu)的光纖應(yīng)力傳感裝置，它具有制備簡(jiǎn)單、靈敏度高、機(jī)械性能堅(jiān)固和溫度交叉靈敏度低等優(yōu)點(diǎn)。

1.本實(shí)用新型解決技術(shù)問(wèn)題所采取的技術(shù)方案為：基于法布里-珀羅微腔結(jié)構(gòu)的光纖應(yīng)力傳感裝置，包括寬帶光源，環(huán)形器，傳感頭，光譜分析儀，其連接方式為：環(huán)形器進(jìn)口端與寬帶光源連接，環(huán)形器出口端與傳感頭連接，環(huán)形器反饋端和光譜分析儀相連接；其特征在于：所述的傳感頭，由腐蝕多模光纖、弧形端面單模光纖熔接，形成月牙形法布里-珀羅微腔。

所述的腐蝕多模光纖是由纖芯和光纖直徑分別為62.5μm和125μm的多模光纖制作而成。

所述弧形端面單模光纖為端面光滑的單模光纖置于熔接機(jī)中放電形成。

所述傳感頭的制作方法是：將多模光纖處于40％的HF溶液中腐蝕10分鐘，其端面形成錐形腔，將腐蝕多模光纖錐形腔部分置于熔接機(jī)一端，弧形端面單模光纖的弧形端面部分置于熔接機(jī)的另一端進(jìn)行熔接。

本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是：

1、傳感裝置采用單模光纖和多模光纖制備，具有成本低、制備簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。

2、傳感裝置具很高的應(yīng)力傳感靈敏度。

3、傳感裝置為一體式結(jié)構(gòu)，尺寸微小，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固，應(yīng)力測(cè)量范圍大。

4、由于傳感裝置的應(yīng)力靈敏度高，溫度靈敏度低，故其溫度交叉靈敏度低。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本實(shí)用新型實(shí)施例或技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明。

圖1為本實(shí)用新型的實(shí)施應(yīng)用系統(tǒng)示意圖。

圖2為本實(shí)用新型的光纖傳感頭結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1.寬帶光源，2.環(huán)形器，3.傳感頭，4.光譜分析儀，5.腐蝕多模光纖，5a.多模光纖包層，5b.多模光纖纖芯，5c.錐形腔，6.月牙型微腔，6a.月牙型微腔前壁，6b.月牙型微腔后壁，7.單模光纖，7a.單模光纖包層，7b.單模光纖纖芯，7c.弧形端面單模光纖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及實(shí)施實(shí)例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述：

圖1所示為本實(shí)用新型的實(shí)施應(yīng)用系統(tǒng)示意圖，包括寬帶光源1、環(huán)形器2、傳感頭3、光譜分析儀4。其連接方式為：環(huán)形器2有三個(gè)接口端，分別為：光源進(jìn)口端，光源出口端，反饋端。進(jìn)口端與寬帶光源1連接，出口端與連接傳感頭3連接，反饋端和光譜分析儀4相連接。

圖2所示為本實(shí)用新型的傳感頭3的結(jié)構(gòu)示意圖，所述的傳感頭3，由腐蝕多模光纖5、單模光纖7，月牙型微腔6構(gòu)成。腐蝕多模光纖5包括多模光纖包層5a和多模光纖纖芯5b，腐蝕多模光纖5端面的錐形腔為5c，將腐蝕多模光纖5與弧形端面單模光纖7熔接，形成月牙形微腔6。腐蝕多模光纖5是由纖芯和光纖直徑分別為62.5μm和125μm的多模光纖制成；傳感頭3中的單模光纖7包括單模光纖包層7a和單模光纖纖芯7b，弧形端面單模光纖7c為端面光滑的單模光纖置于熔接機(jī)中放電形成。

所述傳感頭的制作方法是：將多模光纖處于40％的HF溶液中腐蝕10分鐘，其端面形成錐形腔，將腐蝕多模光纖的錐形腔部分置于熔接機(jī)一端，弧形端面單模光纖的弧形端面部分置于熔接機(jī)的另一端來(lái)進(jìn)行熔接。

結(jié)合圖1，2，介紹具體的工作原理：當(dāng)寬帶光源發(fā)出的光進(jìn)入傳感頭3時(shí)，一部分光會(huì)在月牙形微腔前壁6a面發(fā)生第一次反射，另一部分光會(huì)繼續(xù)傳播并在月牙形微腔后壁6b面發(fā)生第二次反射，兩束反射光相遇并產(chǎn)生干涉，干涉光束將經(jīng)由環(huán)形器2被傳輸?shù)焦庾V分析儀4中，形成類似法布里-珀羅干涉儀，測(cè)量反射光譜特征峰的波長(zhǎng)漂移量，即可計(jì)算出被測(cè)環(huán)境參數(shù)的數(shù)值。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，應(yīng)被理解的是，以上所述僅為本實(shí)用新型的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。