專利名稱：液芯光纖外差傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于光學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步屬于光電檢測領(lǐng)域的液芯光纖外差傳感器。
光纖傳感器自1978年問世以來，發(fā)展十分迅速，已有多種傳感器成為實(shí)用化產(chǎn)品，在這中間，傳光型光纖傳感器占絕大多數(shù)，而對于干涉型光纖傳感器研究很少，而且，使用的光纖全部為石英光纖。以往的傳感器高精度測量場合就難以滿足需要，原因在于1、傳光型光纖傳感器精度較低，干涉型光纖傳感器精度雖然較高，但在高精度測量場合就不實(shí)用。
2、光纖采用石英材料制備的光纖。在溫度傳感測量時靈敏度很低。
3、調(diào)制器采用價格昂貴的電光晶體調(diào)制器，且與光纖本身很難連接。
本實(shí)用新型的目的是提供一種新型液芯光纖外差傳感器，它具有傳感器的測量精度和靈敏度高的特點(diǎn)。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的采用液芯光纖取代以往由石英光纖組成的傳感系統(tǒng)，調(diào)制器利用液芯光纖本身的電光效應(yīng)制成，光源采用半導(dǎo)體激光器取代氦—氖激光器，其中液芯光纖是將液芯硝基甲苯注入空心石英光纖中制成。
光纖分路器置于激光器之前，光纖分路器輸出兩端分別接相位調(diào)制器及顯微物鏡。相位調(diào)制器輸出接另一顯微物鏡、兩個顯微物鏡分別與兩根液芯光纖相連，其中一根作為傳感光纖，另一根作參考光纖，將兩根光纖輸出合并后接光電探測器，光電探測器將光信號轉(zhuǎn)換成電信號送入外差測量電路。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明。


圖1為本實(shí)用新型方框圖。
圖2為本實(shí)用新型外差檢測電路方框圖。
圖3為本實(shí)用新型外差檢測電路的電原理圖。
圖1中，由半導(dǎo)本激光器1發(fā)出的激光，首先經(jīng)光纖分路器2分成二束光，分路器分光比為1∶1，其中一束光作為參考光，另一路光為傳感光。參考光首先經(jīng)調(diào)制器3后被調(diào)制成24赫芝調(diào)制頻率的光信號，該光信號經(jīng)耦合器5聚焦進(jìn)入?yún)⒖脊饫w7中。物光同樣經(jīng)耦合器4聚焦進(jìn)入傳感光纖6中，耦合器4，5均為10倍顯微物鏡，參考光纖6及傳感光纖7均為液芯光纖，液芯光纖是在石英空心光纖管中注入液態(tài)硝基甲苯組成。探測器8接收參考光纖6及傳感光纖7輸出的干涉光，并轉(zhuǎn)換成電信號，探測器采用光敏三極管，電信號送入外差檢測電路9進(jìn)行處理，從而得到待測傳感器結(jié)果。
圖2中，探測器8將光纖干涉信號轉(zhuǎn)換成電信號后，經(jīng)放大器10倍放大后，送入相敏檢測器11進(jìn)行相敏檢波，相敏檢波器參考信號頻率為2千赫芝與圖1調(diào)制器3的頻率一致。參考信號經(jīng)移相電路13移相后，保持與相敏檢波器輸入信號同相位，當(dāng)外界傳感量發(fā)生變化，相敏檢波器輸入信號相位發(fā)生變化，相敏檢波器輸出相應(yīng)發(fā)生變化，該信號經(jīng)低通濾波器12濾除載頻信號后，輸出待測外界傳感變化量，最后送于顯示單元14輸出，顯示單元為電壓表頭。
圖3中，放大器10部分為反向運(yùn)算放大器，R3為失調(diào)平衡電阻R1，R2組成閉環(huán)系統(tǒng)，運(yùn)放MA741第六管腳輸出。相敏檢波器11采用集成芯片LZ×1，C1，C2為消振電容，2腳為參考信號輸入端，移相電路13中R4，R5，R6，R7，C3，C4構(gòu)成移相網(wǎng)絡(luò)，芯片為MA741。低通濾波器12截止頻率為100H2，R8，R9，R10，R11，C5，C6組成二階低通網(wǎng)絡(luò)，顯示14為量程0～5伏的電壓表頭，也可輸出到其它記錄儀器，如示波器，記錄儀，計算機(jī)中。
綜上所述，本實(shí)用新型液芯光纖外差傳感器與傳統(tǒng)光纖傳感器相比，具有以下特點(diǎn)1、靈敏度大大提高，比傳統(tǒng)光纖傳感器高出2個數(shù)量級；2、采用液芯光纖電光調(diào)制器取代以往晶體電光調(diào)制器，大大簡化了系統(tǒng)，降低了成本，提高了性能；3、光源采用半導(dǎo)體激光器，大大減小了體積及重量，提高了系統(tǒng)的可靠性；4、本實(shí)用新型可直接用于各種條件下壓力及溫度的測量，傳感光纖稍加改變，即可用于其它物理量的測量。
權(quán)利要求1.液芯光纖外差傳感器，它包括光傳感器部分及外差檢測電路兩部分組成，其特征在于光纖分路器置于激光器之前，光纖分路器輸出兩端分別接相位調(diào)制器及顯微物鏡，相位調(diào)制器輸出接另一顯微物鏡，兩個顯微物鏡分別與兩根液芯光纖相連，其中一根作為傳感光纖，另一根作參考光纖，將兩根光纖輸出合并后接光電探測器，光電探測器將光信號轉(zhuǎn)換成電信號送入外差測量電路。
2.如權(quán)利要求1所述的液芯光纖外差傳感器，其特征在于調(diào)制器采用液芯光纖置于兩平行電場極板中。
3.如權(quán)利要求1所述的液芯光纖外差傳感器，其特在于光源采用單橫模、單縱模的半導(dǎo)體激光器。
4.如權(quán)利要求1所述的液芯光纖外差傳感器，其特征在于液芯光纖為將液態(tài)硝基甲苯注入空心石英光纖制成。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種光學(xué)領(lǐng)域的液芯光纖外差傳感器，它包括光纖傳感器部分及外差檢測電路兩部分組成，光纖傳感器部分由激光器、光纖分路器、液芯光纖等組成，外差檢測電路部分由探測器，放大、移相、相敏檢波及低通電路組成。本實(shí)用新型具有測量精度及靈敏度高，成本低，結(jié)構(gòu)簡單，性能優(yōu)良等特點(diǎn)。本實(shí)用新型使用時，傳感器不需任何改動，即可用于各種條件溫度及壓力的測量。
文檔編號G01D5/26GK2221774SQ9424700
公開日1996年3月6日 申請日期1994年12月6日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月6日
發(fā)明者劉偉, 譚玉山, 王祥林 申請人:西安交通大學(xué)