一種基于fbg的膜片式高精細度f-p光纖聲壓傳感器的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種F-P壓力傳感器,具體涉及一種基于FBG的膜片式高精細度F-P光纖聲壓傳感器,屬于光纖傳感器技術領域。
【背景技術】
[0002]光纖傳感器技術是隨著光纖的發(fā)展和光纖通信而慢慢形成的一門新興技術。它是以光作為載體,并且以光纖作為傳輸介質,對被測參數(shù)實現(xiàn)傳感。
[0003]傳統(tǒng)的膜片式非本征型F-P傳感器在光纖端面鍍上一層高反射膜,作為一個高反射鏡,敏感膜片作為另一個反射鏡,兩個反射鏡組成F-P腔,可以實現(xiàn)對外界信號的干涉測量。傳統(tǒng)的膜片式非本征的F-P傳感器腔長較短,干涉腔的微小加工誤差對解調結果影響很大,因此干涉腔腔長的加工重復性難度較大;當環(huán)境溫度變化時,會引起干涉腔腔長的緩慢變化,使解調結果穩(wěn)定度和精度變差;波長漂移等干擾因素也會影響傳統(tǒng)的膜片式非本征型F-P傳感器的解調精度和穩(wěn)定度;傳統(tǒng)的膜片式非本征的F-P傳感器在組裝時要求兩個反射鏡平行,因此組裝困難。
【發(fā)明內容】
[0004]在下文中給出了關于本發(fā)明的簡要概述,以便提供關于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應當理解,這個概述并不是關于本發(fā)明的窮舉性概述。它并不是意圖確定本發(fā)明的關鍵或重要部分,也不是意圖限定本發(fā)明的范圍。其目的僅僅是以簡化的形式給出某些概念,以此作為稍后論述的更詳細描述的前序。
[0005]鑒于此,根據(jù)本發(fā)明的一個方面,提供了一種基于FBG的膜片式高精細度F-P光纖聲壓傳感器,以克服上述傳統(tǒng)的膜片式非本征的F-P傳感器缺點。
[0006]本發(fā)明提出的一種基于FBG的膜片式高精細度F-P光纖聲壓傳感器,包括寫入光纖內的FBG,敏感膜片,正對光纖出射端面的準直透鏡,帶尾纖套筒,光纖,套管;
[0007]所述的套管的一端端面上設置敏感膜片,套管內固定準直透鏡和帶尾纖套筒,帶尾纖套筒的尾纖穿出套管的另一端與光纖連接;
[0008]所述的FBG和敏感膜片構成F-P腔的一對反射鏡;
[0009]所述的FBG至光纖出射端面,準直透鏡,以及準直透鏡至敏感膜片的空氣腔共同組成了 F-P的腔長。
[0010]本發(fā)明的傳感器對溫度變化和激光器波長緩慢漂移不敏感。
[0011]本發(fā)明的傳感器干涉腔的腔長加工重復性好。
[0012]本發(fā)明的傳感器干涉腔的反射鏡平行度高。
[0013]對上述的一種基于FBG的膜片式高精細度F-P光纖聲壓傳感器具體優(yōu)化設計,所述的FBG距離光纖出射端面6米,準直透鏡距離敏感膜片為微米量級。
[0014]對上述的一種基于FBG的膜片式高精細度F-P光纖聲壓傳感器具體優(yōu)化設計,所述的光纖出射端面有一個傾角。如此設置,避免在空氣腔發(fā)生自干涉。
[0015]對上述的一種基于FBG的膜片式高精細度F-P光纖聲壓傳感器具體優(yōu)化設計,所述的FBG的反射率為85%以上。
[0016]對上述的一種基于FBG的膜片式高精細度F-P光纖聲壓傳感器具體優(yōu)化設計,所述的敏感膜片的厚度100納米至1微米,直徑大小為150納米至2.5毫米,對波長為1550納米的光波反射率大于85%。
[0017]對上述的一種基于FBG的膜片式高精細度F-P光纖聲壓傳感器具體優(yōu)化設計,所述的準直透鏡端面上鍍上一層增透膜。通過準直透鏡減小光強在空氣腔的損耗,保持和FBG相同的反射率。
[0018]對上述的一種基于FBG的膜片式高精細度F-P光纖聲壓傳感器具體優(yōu)化設計,傳感器的輸出信號采用PGC相位解調系統(tǒng)進行信號解調。
[0019]本發(fā)明所達到的效果為:
[0020]本發(fā)明提供了一種基于FBG的膜片式高精細度F-P光纖聲壓傳感器,F(xiàn)BG和敏感膜片構成一對反射鏡,F(xiàn)BG至光纖出射端面,準直透鏡,以及準直透鏡至敏感膜片的空氣腔共同組成了 F-P的腔長,傳感器采用相位方法進行解調,解調結果受溫度的影響較小,對激光器波長漂移等緩變因素不敏感;該傳感器采用敏感膜片測量外界聲壓,傳感器腔長較長,干涉腔的腔長加工重復性好,且干涉腔的反射鏡平行度高,且其反射鏡易于進行組裝,解調結果具有較好的精度和穩(wěn)定度。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明一種基于FBG的膜片式高精細度F-P光纖聲壓傳感器具體實施的截面示意圖;
[0022]圖2是本發(fā)明一種基于FBG的膜片式高精細度F_P光纖聲壓傳感器采用相位解調方法的解調系統(tǒng)示意圖;
[0023]圖中:1 FBG,2敏感膜片、3準直透鏡、4帶尾纖套筒、5光纖、6套管、7第二光電轉換器、7'第一光電轉換器。
【具體實施方式】
[0024]在下文中將結合附圖對本發(fā)明的示范性實施例進行描述。為了清楚和簡明起見,在說明書中并未描述實際實施方式的所有特征。然而,應該了解,在開發(fā)任何這種實際實施例的過程中必須做出很多特定于實施方式的決定,以便實現(xiàn)開發(fā)人員的具體目標,例如,符合與系統(tǒng)及業(yè)務相關的那些限制條件,并且這些限制條件可能會隨著實施方式的不同而有所改變。此外,還應該了解,雖然開發(fā)工作有可能是非常復雜和費時的,但對得益于本發(fā)明公開內容的本領域技術人員來說,這種開發(fā)工作僅僅是例行的任務。
[0025]在此,還需要說明的一點是,為了避免因不必要的細節(jié)而模糊了本發(fā)明,在附圖中僅僅示出了與根據(jù)本發(fā)明的方案密切相關的裝置結構和/或處理步驟,而省略了與本發(fā)明關系不大的其他細節(jié)。
[0026]本發(fā)明的實施例提供了一種基于FBG的膜片式高精細度F-P光纖聲壓傳感器,采用PGC相位解調系統(tǒng)進行信號解調。傳感器結構示意圖如圖1所示,PGC相位解調系統(tǒng)如圖2所示。該光纖傳感器包括寫入光纖內的FBG1,光纖5,正對光纖出射端面的準直透鏡3,帶尾纖套筒4,固定準直透鏡3和帶尾纖套筒4的套管6,在套管6端面設置敏感膜片2。所述的FBG1,距離光纖出射端面為6米,F(xiàn)BG1構成了 F-P光纖傳感器的一個反射鏡;所述的準直透鏡3,距離敏感膜片為微米量級,敏感膜片構成F-P光纖傳感器的另一個反射鏡;所述的準直透鏡3,減小了空氣腔光強的損耗,使敏感膜片2具有與FBG1相同的高反射率;所述的光纖出射端面有一個傾角,可以避免光纖出射端面和敏感膜片發(fā)生干涉;所述的套管6用于固定帶尾纖套筒4和準直透鏡3。
[0027]本實施例的基于FBG的膜片式F-P光纖傳感器,所述的相位解調系統(tǒng)如圖2所示。具體為:光源發(fā)出的光線經(jīng)過1:4耦合器后,較弱的光束I接入roi,較強的光束接入1:1耦合器,在探頭內發(fā)生干涉,干涉信號I’接入TO2,較弱的光束I與干涉信號I’進行相減和相除操作后接入PGC相位解調模塊。所述的相位解調靈敏度高,抗干擾能力強,同時使光纖傳感器對溫度變化不敏感。
[0028]雖然本發(fā)明所揭示的實施方式如上,但其內容只是為了便于理解本發(fā)明的技術方案而采用的實施方式,并非用于限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術領域內的技術人員,在不脫離本發(fā)明所揭示的核心技術方案的前提下,可以在實施的形式和細節(jié)上做任何修改與變化,但本發(fā)明所限定的保護范圍,仍須以所附的權利要求書限定的范圍為準。
【主權項】
1.一種基于FBG的膜片式高精細度F-P光纖聲壓傳感器,其特征在于:包括寫入光纖(5)內的FBG(I),敏感膜片(2),正對光纖出射端面的準直透鏡(3),帶尾纖套筒(4),光纖(5),套管(6); 套管(6)的一端端面上設置敏感膜片(2),套管(6)內固定準直透鏡(3)和帶尾纖套筒(4),帶尾纖套筒(4)的尾纖穿出套管(6)的另一端與光纖(5)連接; 所述的FBG(I)和敏感膜片(2)構成F-P腔的一對反射鏡; 所述的FBG (I)至光纖出射端面,準直透鏡(3),以及準直透鏡(3)至敏感膜片(2)的空氣腔共同組成了 F-P的腔長。2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于FBG的膜片式高精細度F-P光纖聲壓傳感器,其特征在于:所述的FBG(I)距離光纖出射端面6米,準直透鏡(3)距離敏感膜片(2)為微米量級。3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于FBG的膜片式高精細度F-P光纖聲壓傳感器,其特征在于:所述的光纖出射端面有一個傾角。4.根據(jù)權利要求1、2或3所述的一種基于FBG的膜片式高精細度F-P光纖聲壓傳感器,其特征在于:所述的FBG(I)的反射率為85%以上。5.根據(jù)權利要求4所述的一種基于FBG的膜片式高精細度F-P光纖聲壓傳感器,其特征在于:所述的敏感膜片(3)的厚度100納米至I微米,直徑大小為150納米至2.5毫米,對波長為1550納米的光波反射率大于85%。6.根據(jù)權利要求4所述的一種基于FBG的膜片式高精細度F-P光纖聲壓傳感器,其特征在于:所述的準直透鏡(3)端面上鍍上一層增透膜。7.根據(jù)權利要求1所述的一種基于FBG的膜片式高精細度F-P光纖聲壓傳感器,其特征在于:傳感器的輸出信號采用PGC相位解調系統(tǒng)進行信號解調。
【專利摘要】一種基于FBG的膜片式高精細度F-P光纖聲壓傳感器,屬于光纖傳感器技術領域。本發(fā)明為了解決傳統(tǒng)F-P光纖聲壓傳感器存在的缺陷。包括寫入光纖內的FBG,光纖,正對光纖端面的準直透鏡,帶尾纖套筒,固定準直透鏡和帶尾纖套筒的套管,安裝在套管端面的敏感膜片;FBG和敏感膜片構成F-P腔的一對反射鏡,F(xiàn)BG至出射端面,準直透鏡,準直透鏡至敏感膜片的空氣腔組成了F-P的腔長;敏感膜片使光纖傳感器具有非常高的靈敏度,該傳感器的輸出信號采用相位解調方法進行解調,對溫度變化和激光波長漂移具有很強的抗干擾能力。
【IPC分類】G01H9/00
【公開號】CN105241541
【申請?zhí)枴緾N201510696098
【發(fā)明人】金鵬, 劉彬, 林杰, 劉歡
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月22日