一種基于fbg的膜片式高精細(xì)度f-p光纖聲壓傳感器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)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(xì)度F-P光纖聲壓傳感器，屬于光纖傳感器技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖傳感器技術(shù)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(shù)。它是以光作為載體，并且以光纖作為傳輸介質(zhì)，對被測參數(shù)實(shí)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(shí)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(diào)結(jié)果影響很大，因此干涉腔腔長的加工重復(fù)性難度較大；當(dāng)環(huán)境溫度變化時，會引起干涉腔腔長的緩慢變化，使解調(diào)結(jié)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(diào)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(nèi)容】

[0004]在下文中給出了關(guān)于本發(fā)明的簡要概述，以便提供關(guān)于本發(fā)明的某些方面的基本理解。應(yīng)當(dāng)理解，這個概述并不是關(guān)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(guān)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(xì)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(xì)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(diǎn)。
[0006]本發(fā)明提出的一種基于FBG的膜片式高精細(xì)度F-P光纖聲壓傳感器，包括寫入光纖內(nèi)的FBG，敏感膜片，正對光纖出射端面的準(zhǔn)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(shè)置敏感膜片，套管內(nèi)固定準(zhǔn)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(gòu)成F-P腔的一對反射鏡；
[0009]所述的FBG至光纖出射端面，準(zhǔn)直透鏡，以及準(zhǔn)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(fù)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(xì)度F-P光纖聲壓傳感器具體優(yōu)化設(shè)計，所述的FBG距離光纖出射端面6米，準(zhǔn)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(xì)度F-P光纖聲壓傳感器具體優(yōu)化設(shè)計，所述的光纖出射端面有一個傾角。如此設(shè)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(xì)度F-P光纖聲壓傳感器具體優(yōu)化設(shè)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(xì)度F-P光纖聲壓傳感器具體優(yōu)化設(shè)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(xì)度F-P光纖聲壓傳感器具體優(yōu)化設(shè)計，所述的準(zhǔn)直透鏡端面上鍍上一層增透膜。通過準(zhǔn)直透鏡減小光強(qiáng)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(xì)度F-P光纖聲壓傳感器具體優(yōu)化設(shè)計，傳感器的輸出信號采用PGC相位解調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行信號解調(diào)。
[0019]本發(fā)明所達(dá)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(xì)度F-P光纖聲壓傳感器，F(xiàn)BG和敏感膜片構(gòu)成一對反射鏡，F(xiàn)BG至光纖出射端面，準(zhǔn)直透鏡，以及準(zhǔn)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(jìn)行解調(diào)，解調(diào)結(jié)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(fù)性好，且干涉腔的反射鏡平行度高，且其反射鏡易于進(jìn)行組裝，解調(diào)結(jié)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(xì)度F-P光纖聲壓傳感器具體實(shí)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(xì)度F_P光纖聲壓傳感器采用相位解調(diào)方法的解調(diào)系統(tǒng)示意圖；
[0023]圖中:1 FBG,2敏感膜片、3準(zhǔn)直透鏡、4帶尾纖套筒、5光纖、6套管、7第二光電轉(zhuǎn)換器、7'第一光電轉(zhuǎn)換器。
【具體實(shí)施方式】
[0024]在下文中將結(jié)合附圖對本發(fā)明的示范性實(shí)施例進(jìn)行描述。為了清楚和簡明起見，在說明書中并未描述實(shí)際實(shí)施方式的所有特征。然而，應(yīng)該了解，在開發(fā)任何這種實(shí)際實(shí)施例的過程中必須做出很多特定于實(shí)施方式的決定，以便實(shí)現(xiàn)開發(fā)人員的具體目標(biāo)，例如，符合與系統(tǒng)及業(yè)務(wù)相關(guān)的那些限制條件，并且這些限制條件可能會隨著實(shí)施方式的不同而有所改變。此外，還應(yīng)該了解，雖然開發(fā)工作有可能是非常復(fù)雜和費(fèi)時的，但對得益于本發(fā)明公開內(nèi)容的本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，這種開發(fā)工作僅僅是例行的任務(wù)。
[0025]在此，還需要說明的一點(diǎn)是，為了避免因不必要的細(xì)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(guān)的裝置結(jié)構(gòu)和/或處理步驟，而省略了與本發(fā)明關(guān)系不大的其他細(xì)節(jié)。
[0026]本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種基于FBG的膜片式高精細(xì)度F-P光纖聲壓傳感器，采用PGC相位解調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行信號解調(diào)。傳感器結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示，PGC相位解調(diào)系統(tǒng)如圖2所示。該光纖傳感器包括寫入光纖內(nèi)的FBG1，光纖5，正對光纖出射端面的準(zhǔn)直透鏡3，帶尾纖套筒4，固定準(zhǔn)直透鏡3和帶尾纖套筒4的套管6，在套管6端面設(shè)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(gòu)成了 F-P光纖傳感器的一個反射鏡；所述的準(zhǔn)直透鏡3，距離敏感膜片為微米量級，敏感膜片構(gòu)成F-P光纖傳感器的另一個反射鏡；所述的準(zhǔn)直透鏡3，減小了空氣腔光強(qiáng)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(zhǔn)直透鏡3。
[0027]本實(shí)施例的基于FBG的膜片式F-P光纖傳感器，所述的相位解調(diào)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(qiáng)的光束接入1:1耦合器，在探頭內(nèi)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(jìn)行相減和相除操作后接入PGC相位解調(diào)模塊。所述的相位解調(diào)靈敏度高，抗干擾能力強(qiáng)，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(shí)施方式如上，但其內(nèi)容只是為了便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案而采用的實(shí)施方式，并非用于限定本發(fā)明。任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明所揭示的核心技術(shù)方案的前提下，可以在實(shí)施的形式和細(xì)節(jié)上做任何修改與變化，但本發(fā)明所限定的保護(hù)范圍，仍須以所附的權(quán)利要求書限定的范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種基于FBG的膜片式高精細(xì)度F-P光纖聲壓傳感器，其特征在于:包括寫入光纖(5)內(nèi)的FBG(I)，敏感膜片(2)，正對光纖出射端面的準(zhǔn)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(shè)置敏感膜片(2)，套管(6)內(nèi)固定準(zhǔn)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(gòu)成F-P腔的一對反射鏡； 所述的FBG (I)至光纖出射端面，準(zhǔn)直透鏡(3)，以及準(zhǔn)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(quán)利要求1所述的一種基于FBG的膜片式高精細(xì)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(zhǔn)直透鏡(3)距離敏感膜片(2)為微米量級。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FBG的膜片式高精細(xì)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(quán)利要求1、2或3所述的一種基于FBG的膜片式高精細(xì)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(quán)利要求4所述的一種基于FBG的膜片式高精細(xì)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(quán)利要求4所述的一種基于FBG的膜片式高精細(xì)度F-P光纖聲壓傳感器，其特征在于:所述的準(zhǔn)直透鏡(3)端面上鍍上一層增透膜。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于FBG的膜片式高精細(xì)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(diào)系統(tǒng)進(jìn)行信號解調(diào)。
【專利摘要】一種基于FBG的膜片式高精細(xì)度F-P光纖聲壓傳感器，屬于光纖傳感器技術(shù)領(lǐng)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(nèi)的FBG，光纖，正對光纖端面的準(zhǔn)直透鏡，帶尾纖套筒，固定準(zhǔn)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(gòu)成F-P腔的一對反射鏡，F(xiàn)BG至出射端面，準(zhǔn)直透鏡，準(zhǔn)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(diào)方法進(jìn)行解調(diào)，對溫度變化和激光波長漂移具有很強(qiáng)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(xué)
【公開日】2016年1月13日
【申請日】2015年10月22日