一種高靈敏度的壓力傳感裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種高靈敏度的壓力傳感裝置，包括寬帶光源，環(huán)形器，傳感頭，光譜分析儀。其中傳感頭由腐蝕多模光纖、紫外膠構(gòu)成，其特征是：多模光纖端面經(jīng)腐蝕后得到錐形腔，將紫外膠滲透到錐形腔中，錐形腔中形成由紫外膠包裹的空氣腔。由環(huán)形器接收來自寬帶光源的光并傳輸至傳感頭，傳感頭再將光反射回環(huán)形器，再經(jīng)由環(huán)形器傳輸至光譜分析儀，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。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊、制造簡(jiǎn)單、靈敏度高，測(cè)量范圍廣，交叉靈敏度低等優(yōu)點(diǎn)，適用多種環(huán)境參數(shù)測(cè)量，尤其是壓力測(cè)量。
【專利說明】
一種高靈敏度的壓力傳感裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明提供了一種高靈敏度的壓力傳感裝置，屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]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，在眾多光纖傳感器中，基于法布里-珀羅(FP)腔的光纖傳感器發(fā)展迅速，成為了光纖傳感器研究領(lǐng)域的一個(gè)重要分支。壓力作為航空航天、企業(yè)生產(chǎn)、工程制造等領(lǐng)域中的生產(chǎn)和控制的重要參數(shù)之一，對(duì)其檢測(cè)的重要性日益凸顯。光纖法布里-珀羅干涉型(FP)壓力傳感器相對(duì)于傳統(tǒng)傳感器來具有體積小、重量輕、響應(yīng)速度快、抗電磁干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。近年來，光纖法布里-珀羅干涉型(FP)壓力傳感器在生物醫(yī)藥、醫(yī)療保健、土木工程、汽車和航空航天工業(yè)等科學(xué)研究領(lǐng)域中都得到廣泛的實(shí)際應(yīng)用，特別是光纖端面反射式的FP腔。
[0003]光纖FP干涉儀(FPI)壓力傳感器分為兩種類型。第一種類型是壓力的變化引起腔長(zhǎng)度變化，第二種類型是壓力的變化引起腔內(nèi)折射率(RI)的變化。基于改變腔長(zhǎng)的FPI壓力傳感器，除了基于光纖端面薄膜型空腔之外，靈敏度都相對(duì)較低。然而，基于光纖端面薄膜型空腔式FPI傳感器受薄膜影響較大，制作復(fù)雜、成本高，且測(cè)量范圍小，通常為幾十kPa以內(nèi)，同時(shí)它們的機(jī)械強(qiáng)度相當(dāng)差，附著在光纖端的薄膜很容易被損壞?；诟淖兦粌?nèi)RI的FPI傳感器通常具有測(cè)量范圍寬，穩(wěn)定性好的優(yōu)點(diǎn)，但是它們的壓力靈敏度相對(duì)較低，通常是幾十pm/MPa(結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制作繁瑣的傳感結(jié)構(gòu)除外)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種高靈敏度的壓力傳感裝置，它具有結(jié)構(gòu)緊湊、制造簡(jiǎn)單、靈敏度高，測(cè)量范圍廣，交叉靈敏度低等優(yōu)點(diǎn)，適用多種環(huán)境參數(shù)測(cè)量，尤其是壓力測(cè)量。
[0005]本發(fā)明解決技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案為:一種高靈敏度的壓力傳感裝置，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、紫外膠構(gòu)成，腐蝕多模光纖端面的錐形腔內(nèi)含有由紫外膠包裹形成的空氣腔。
[000?] 所述的腐蝕多模光纖是由纖芯和光纖直徑分別為62.5μηι和125μηι的多模光纖或者藍(lán)寶石光纖制作而成。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的有益效果是:
[0008]1、傳感頭選用價(jià)格低廉的普通多模光纖，紫外膠制備，具有制作簡(jiǎn)單，成本低的優(yōu)點(diǎn)。
[0009]2、傳感頭對(duì)于壓強(qiáng)，溫度，折射率部具有敏感性，可以用于多種環(huán)境參數(shù)的測(cè)量，尤其對(duì)壓力的變化反應(yīng)敏感，具有較高的壓力靈敏度以及較寬的測(cè)量范圍。
[0010]3、傳感頭的壓力靈敏度遠(yuǎn)高于溫度靈敏度，因此其溫度交叉靈敏度極低。
【附圖說明】
[0011]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0012]圖1為本發(fā)明的實(shí)施應(yīng)用系統(tǒng)示意圖。
[0013]圖2為本發(fā)明傳感頭結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]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.空氣腔，7.紫外膠。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面結(jié)合附圖及實(shí)施實(shí)例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述:
[0016]圖1所示為本發(fā)明的實(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 ο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I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。
[0017]圖2所示為本發(fā)明傳感頭3的結(jié)構(gòu)示意圖，所述的傳感頭3，由腐蝕多模光纖5、空氣腔6，紫外膠7構(gòu)成，腐蝕多模光纖5包括多模光纖包層5a，多模光纖纖芯5b，以及錐形腔5c，將紫外膠7滲透到錐形腔5c中，錐形腔5c中形成由紫外膠7包裹的空氣腔6。腐蝕多模光纖5是由纖芯和光纖直徑分別為62.5μηι和125μηι的多模光纖或者藍(lán)寶石光纖制成。
[0018]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5c，將紫外膠7滲透入腐蝕多模光纖5的錐形腔5c中，形成由紫外膠包裹的空氣腔6。
[0019]結(jié)合圖1，2，介紹具體的工作原理:傳感頭3由空氣腔6前端面，空氣腔6的后端面，附著在腐蝕多模光纖5端面的紫外膠7的右端面三個(gè)主要的反射端面構(gòu)成，三個(gè)端面會(huì)形成3個(gè)腔，其中有兩個(gè)腔產(chǎn)生的干涉相對(duì)較強(qiáng)，一個(gè)是由空氣腔6前端面和附著在腐蝕多模光纖5端面的紫外膠7的右端面形成的，另一個(gè)是由空氣腔6的后端面和附著在腐蝕多模光纖5端面的紫外膠7的右端面形成的，這兩個(gè)腔產(chǎn)生的干涉條紋疊加后形成輸出光譜。傳感頭3接收來自寬帶光源I發(fā)出的經(jīng)由環(huán)形器2傳遞的光，一部分由空氣腔6前端面和附著在腐蝕多模光纖5端面的紫外膠7的右端面分別反射，相遇后形成第一種干涉條紋，一部分由空氣腔6的后端面和附著在腐蝕多模光纖5端面的紫外膠7的右端面分別反射，相遇后形成第二種干涉條紋，兩種干涉條紋疊加后，將經(jīng)由環(huán)形器2被傳輸?shù)焦庾V分析儀4中，形成雙法布里-珀羅干涉儀輸出光譜，測(cè)量輸出光譜特征峰的波長(zhǎng)漂移量，即可計(jì)算出被測(cè)環(huán)境參數(shù)的數(shù)值。
[0020]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，應(yīng)被理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(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)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種高靈敏度的壓力傳感裝置，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)形器出口端與光纖傳感頭連接，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、紫外膠構(gòu)成，腐蝕多模光纖端面的錐形腔內(nèi)含有由紫外膠包裹形成的空氣腔。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種高靈敏度的壓力傳感裝置，其特征是:所述腐蝕多模光纖是由纖芯直徑和光纖直徑分別為62.5μηι和125μηι的多模光纖或者藍(lán)寶石光纖制作而成。
【文檔編號(hào)】G01L11/02GK106052913SQ201610568837
【公開日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2016年7月11日
【發(fā)明人】王東寧, 陳未萍
【申請(qǐng)人】中國(guó)計(jì)量大學(xué)