專利名稱：一種光纖光柵氣壓傳感器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種新型光纖光柵氣壓傳感器。
背景技術(shù)：
傳感器技術(shù)是現(xiàn)代測量和自動化系統(tǒng)的重要技術(shù)之一。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，壓力是一個重要的參數(shù)，在對氣體或者液體的壓力傳感領(lǐng)域，儀表廠家推出多種氣壓表，但不能完全滿足石油、化工、煤礦等行業(yè)易燃易爆場合的需要，研制一種本質(zhì)防爆、防燃的氣壓傳感器成為迫切需要。近十幾年發(fā)展起來的光纖式傳感器越來越為人們所重視。與傳統(tǒng)的傳感器相比，光纖傳感器具有獨特的優(yōu)點靈敏度高、重量輕、體積小、抗電磁干擾、耐腐蝕、本質(zhì)安全(防燃防爆)。光纖是電絕緣、耐腐蝕的傳輸媒質(zhì)，這使它可以方便有效地用于各種大型機電、石油化工、礦井等強電磁干擾和易燃易爆等惡劣環(huán)境中，易于采用波分復(fù)用、時分復(fù)用和空間復(fù)用技術(shù)構(gòu)成光纖光柵智能傳感網(wǎng)絡(luò)等特點。目前，光纖傳感器的應(yīng)用范圍很廣，幾乎涉及國民經(jīng)濟的所有重要領(lǐng)域和人們的日常生活，尤其可以安全有效地在惡劣環(huán)境中使用，解決了許多行業(yè)多年來一直存在的技術(shù)難題，具有很大的市場需求。自1989年Morey的報道將光纖Bragg光柵(FBG)用作傳感以來，F(xiàn)BG溫度和壓力傳感器理論及其應(yīng)用吸引了很多研究興趣。如何將壓力信息轉(zhuǎn)換為FBG沿軸向的拉伸(壓縮)應(yīng)變，同時解決溫度交叉敏感的問題，實現(xiàn)壓力參量的高靈敏度檢測是研究人員需要解決的問題。對于壓力測量，很多方案主要強調(diào)對FBG的增敏，裸FBG的壓力響應(yīng)靈敏度約為0. 003nm/MPa,當采用有機彈性體、波紋管和膜片等對FBG封裝后，壓力響應(yīng)靈敏度可以提高很多，但其封裝后的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積變大，及封裝材料不能滿足防燃防爆等，帶來了新的問題和局限性。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種無需封裝、結(jié)構(gòu)簡單、本質(zhì)安全、靈敏度高、低成本的光纖光柵氣壓傳感器。本實用新型包括寬帶光源、波長解調(diào)儀、1X2光纖耦合器、單模光纖光柵、包層中具有2個對稱的空氣孔的光纖(以下稱為邊孔光纖)上刻寫的光柵。寬帶光源與1X2光纖耦合器的端口一相連，光纖耦合器的端口二連接到單模光纖光柵的一端，光纖耦合器的端口三與波長解調(diào)儀相連，經(jīng)過單模光纖光柵的另一端與包層中具有2個對稱的空氣孔的光纖光柵熔接，將包層中具有2個對稱的空氣孔的光纖光柵的開放端放入被測氣壓中，氣壓通過光纖包層內(nèi)的空氣孔直接作用在光纖的纖芯上，形成光纖光柵氣壓傳感系統(tǒng)。本實用新型所具有的優(yōu)點1.邊孔光纖與普通單模光纖熔接后致使空氣孔一端封閉，一端開放，可利用自身結(jié)構(gòu)來感應(yīng)外界氣壓的變化。因此結(jié)構(gòu)簡單(無需封裝)，保持了光纖本質(zhì)安全的特性；2.氣壓通過光纖包層內(nèi)的空氣孔幾乎直接作用在光纖的纖芯上，可以有效的提高光纖光柵對氣壓的靈敏度；[0009]3.普通單模光纖上的光纖光柵不受氣壓的影響，因此可以作為參考光柵單獨測量溫度，以補償溫度變化對邊孔光纖光柵壓力測量的影響，提高氣壓傳感器的準確度。

圖1為本實用新型的裝置結(jié)構(gòu)圖。圖2為本實用新型傳感頭的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實用新型邊孔光纖端面圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型進一步描述。如圖1所示，一種光纖光柵氣壓傳感器，包括寬帶光源1、波長解調(diào)儀2、1 X 2光纖耦合器3、單模光纖光柵4、邊孔光纖光柵5，氣壓裝置6。寬帶光源1與1X2光纖耦合器3的一端相連，光纖耦合器3的另一端連接到單模光纖光柵4的一端，光纖耦合器3的另一端與波長解調(diào)儀2相連，經(jīng)過單模光纖光柵4的另一端與邊孔光纖光柵5熔接，將邊孔光纖光柵5的開放端放入氣壓裝置6中。邊孔光纖與單模光纖熔接，在熔接位置刻光纖光柵，由于兩種光纖纖芯材料的不同致使光纖光柵的Bragg中心波長不同。同時兩種光纖熔接致使邊孔光纖一端封閉，一端開放，開放端來感應(yīng)外界氣壓的變化。利用邊孔光纖自身結(jié)構(gòu)解決了一般光纖光柵氣壓傳感器借助有機彈性體、波紋管和膜片等封裝帶來的復(fù)雜工作，使其結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡單。當外界氣壓變化時，包層中的2個空氣孔中的氣壓發(fā)生變化，空氣孔與邊孔光纖光柵距離較近，致使應(yīng)變傳遞速率高，使邊孔光纖光柵發(fā)生應(yīng)變，從而引起B(yǎng)ragg中心波長發(fā)生飄移，提高了壓力響應(yīng)的靈敏度。普通單模光纖上的光纖光柵不受氣壓的影響，因此可以作為參考光柵單獨測量溫度，以補償溫度變化對邊孔光纖光柵壓力測量的影響，提高氣壓傳感器的準確度。
權(quán)利要求1. 一種光纖光柵氣壓傳感器，包括寬帶光源、波長解調(diào)儀、1X2光纖耦合器、單模光纖光柵、包層中具有2個對稱的空氣孔的光纖光柵，其特征在于寬帶光源與1 X 2光纖耦合器的端口一相連，光纖耦合器的端口二連接到單模光纖光柵的一端，光纖耦合器的端口三與波長解調(diào)儀相連，經(jīng)過單模光纖光柵的另一端與包層中具有2個對稱的空氣孔的光纖光柵熔接，將包層中具有2個對稱的空氣孔的光纖光柵的開放端放入被測氣壓中，氣壓通過光纖包層內(nèi)的空氣孔直接作用在光纖的纖芯上，作為氣壓探測。
專利摘要本實用新型涉及一種光纖光柵氣壓傳感器，包括寬帶光源、波長解調(diào)儀、1×2光纖耦合器、單模光纖光柵、邊孔光纖光柵。邊孔光纖光柵作為傳感頭，利用自身的結(jié)構(gòu)特點來感應(yīng)外界氣壓的變化。當外界氣壓變化時，包層中的兩個空氣孔中的氣壓發(fā)生變化，使邊孔光纖光柵發(fā)生應(yīng)變，從而引起其反射波長發(fā)生變化。單模光纖光柵僅對溫度敏感，作為參考光柵來補償溫度對壓力測量帶來的影響。本實用新型針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種無需封裝、結(jié)構(gòu)簡單、本質(zhì)安全、靈敏度高、低成本的光纖光柵氣壓傳感器。
文檔編號G01L11/02GK202024852SQ201020695729
公開日2011年11月2日 申請日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者劉陽, 李濤, 董新永, 郭喜鳳 申請人:杭州光佑科技有限公司