【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及光纖傳感檢測，尤其涉及一種基于全光纖混合干涉儀結構的雙參量溫度折射率傳感裝置。
技術介紹
1、基于全光纖結構的雙參量光纖傳感器具有體積小、靈敏度高、成本低、耐腐蝕以及抗電磁干擾等優勢，因此在食品安全、環境治理、化工生產等多個領域具有實際使用意義。在實際應用過程中，光纖傳感中的光學特性往往受到多個參量的影響，尤其是溫度、折射率等參量。因此，能夠實現溫度、折射率雙參量檢測的傳感器越來越被重視。全光纖傳感結構是一種實現雙參數測量的有效方式，因此，全光纖混合干涉儀結構光纖傳感器得到了廣泛關注，混合干涉結構傳感系統能夠有效提高實驗系統的穩定性，提高反應靈敏度。
2、常用的光纖干涉儀有馬赫-曾德爾(mach-zehnder)干涉儀、薩格納克(sagnac)干涉儀等結構，干涉儀因其獨特的結構優勢，在光纖傳感系統中得到了廣泛的應用。在傳感系統中使用單個或多個干涉儀能夠有效增強干涉效果。相較于普通單模光纖(smf)，保偏光纖(pmf)是一種能保持入射光線偏振態的特種光纖，對保偏光纖(pmf)進行拉錐處理，能夠形成近似馬赫-曾德爾(mach-zehnder)干涉儀的干涉效果且拓展了測量參量。將確定長度的拉錐保偏光纖(pmf)放入薩格納克(sagnac)環路中，構建出雙干涉儀結構，形成了大包絡譜和細條紋結合的混合干涉譜，這種混合干涉譜能夠更好的實現光纖結構對外界傳感信息的敏感性，方便獲取多特征參量信息。拉錐操作使光纖腰區的直徑產生了突然變化，打破了保偏光纖(pmf)原有的絕熱性和折射率不敏感特性，這也使得光纖內部模式的重組和
3、基于全光纖混合干涉儀結構的光纖傳感技術是利用光纖結構調控實現干涉效果并對外界多參數物理量變化進行同時感知的無源傳感方案。其結構主要包括：ase光源、耦合器、偏振控制器(pc)、光譜儀等設備。由ase光源發出的光經由耦合器輸入到保偏光纖(pmf)所在的環路中，通過偏振控制器來不斷調整環路內的偏振態直到達到最佳的光譜調制深度，經調制后的光在經由耦合器后輸入到光譜儀中進行實時檢測。圖2為基于保偏光纖(pmf)拉錐的sagnac和mzi混合結構的示意圖。
4、相較于傳統的光纖傳感器，采用全光纖混合干涉儀結構的雙參量光纖傳感器具有良好的魯棒性，在實現穩定傳感結構的同時，可以極大的縮小傳感系統的體積，有效提高待測參量靈敏度，具有結構簡單、制備方便、體積小、抗電磁干擾等優點。同時，該光纖傳感系統由于其良好的穩定性可以被放置在復雜環境中，對與拓展復雜環境檢測具有重要的意義。
技術實現思路
1、本專利技術提供了一種基于全光纖混合干涉儀結構的雙參量溫度折射率傳感裝置，本專利技術通過使用雙干涉儀混合結構，提高光纖雙參量檢測的靈敏度和結構穩定性，提高傳感結構在不同復雜環境下的檢測能力，詳見下文描述：
2、一種基于全光纖混合干涉儀結構的雙參量溫度折射率傳感裝置，所述裝置包括：ase光源、一臺光譜儀、一個2×2的耦合器、一個偏振控制器、以及一根經過拉錐處理的保偏光纖；
3、所述保偏光纖作為干涉儀的核心結構；所述干涉儀的結構包括：馬赫-曾德爾干涉儀、薩格納克干涉儀；
4、所述馬赫-曾德爾干涉儀的結構為經拉錐處理后的保偏光纖，所述薩格納克干涉儀采用拉錐處理后的保偏光纖實現分光；所述經拉錐處理后的保偏光纖使光纖腰區的直徑產生了變化。
5、其中，所述裝置包括：
6、將保偏光纖放入光纖拉錐機進行拉錐處理，拉錐處理的第一步是將保偏光纖使用兩個由步進電機控制的可移動載具固定在拉錐機中，確保拉錐區域放置在加熱臺上；使用氫氧火焰對保偏光纖進行加熱處理，結合可移動載具實現對保偏光纖的縱向加熱和拉伸結構的操作，最終使纖維結構逐漸變細至微米級別；經拉錐過后的保偏光纖直徑為16μm；
7、將拉錐后的保偏光纖進行涂覆層剝除與端面切割處理，將處理完畢的保偏光纖的一端與同樣進行涂覆層剝除與端面切割處理的耦合器的一端通過熔接機的放電操作進行拼接，形成混合干涉儀結構；
8、最后將混合干涉儀結構接入ase光源和光譜儀，得到全光纖混合干涉儀結構的雙參量溫度折射率傳感裝置。
9、其中，所述傳感裝置使用經拉錐處理的保偏光纖作為傳感部分，經拉錐處理的保偏光纖打破了保偏光纖原有的絕熱性和折射率不敏感特性，保偏光纖在制備過程中會產生一個沿應力棒方向的軸向拉力使纖芯產生雙折射，當環境溫度發生變化時，通過雙折射引起的變化實現溫度傳感；測量任意溫度和折射率條件下的透射光譜，通過測量兩個波谷點中心波長的偏移，使用構建的傳輸矩陣實現溫度和折射率的實時檢測。
10、本專利技術提供的技術方案的有益效果是：
11、1、本專利技術采用馬赫-曾德爾(mach-zehnder)干涉儀、薩格納克(sagnac)干涉儀兩種干涉儀混合結構構建傳感器件，混合干涉儀結構形成的近似游標效應的干涉效果可以有效的提高反應靈敏度；
12、2、本專利技術采用保偏光纖拉錐結構能夠有效增強待測參量的作用效果，利用雙參矩陣法進行解調可以實現溫度和折射率的雙參檢測，且采用混合干涉儀結構有效降低了傳感系統的制造成本，結構簡單、可靠、耐用性好，有利于部署在復雜環境中；
13、3、本專利技術可以簡單便捷的檢測溫度和折射率兩種參量，據有良好的技術轉化基礎，有望被廣泛地應用于諸如工業廢水、環境監測等實際應用；本專利技術可以推動光纖器件的推廣，實現廣泛的社會效益。
本文檔來自技高網...【技術保護點】
1.一種基于全光纖混合干涉儀結構的雙參量溫度折射率傳感裝置，其特征在于，所述裝置包括：ASE光源、一臺光譜儀、一個2×2的耦合器、一個偏振控制器、以及一根經過拉錐處理的保偏光纖；
2.根據權利要求1所述的基于全光纖混合干涉儀結構的雙參量溫度折射率傳感裝置，其特征在于，所述裝置包括：
3.根據權利要求1所述的基于全光纖混合干涉儀結構的雙參量溫度折射率傳感裝置，其特征在于，
【技術特征摘要】
1.一種基于全光纖混合干涉儀結構的雙參量溫度折射率傳感裝置，其特征在于，所述裝置包括：ase光源、一臺光譜儀、一個2×2的耦合器、一個偏振控制器、以及一根經過拉錐處理的保偏光纖；
2.根...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張海偉，劉正宇，張思博，薛力芳，戴錫康，張靜蕾，陳志宏，
申請(專利權)人：天津理工大學，
類型：發明
國別省市：
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。