一種基于細芯傾斜光纖光柵的液位傳感器的制造方法
【專利摘要】一種基于細芯傾斜光纖光柵的液位傳感器，其特征在于：由超寬帶光源(1)、入射光纖(2)、光纖環(huán)形器(3)、連接光纖(4)、出射光纖(5)和細芯傾斜光纖光柵(6)、光譜儀(7)組成；超寬帶光源(1)連接入射光纖(2)，入射光纖(2)和連接光纖(4)、出射光纖(3)按順時針方向依次與光纖環(huán)形器(3)相連，連接光纖(4)的另一端連接細芯傾斜光纖光柵(6)，出射光纖(5)的另一端連接光譜儀(7)，本實用新型靈敏度高、量程大、信號解調(diào)方便、成本較低，可以應(yīng)用于各類實際工程中。
【專利說明】一種基于細芯傾斜光纖光柵的液位傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]—種基于細芯傾斜光纖光柵的液位傳感器,屬于光纖傳感【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著現(xiàn)在測量技術(shù)的發(fā)展，光纖傳感器與傳統(tǒng)電傳感器相比，由于具有不受電磁干擾、靈敏度高、體積小、重量輕、可復用性強、可埋入各種結(jié)構(gòu)和材料等優(yōu)點而逐漸被人們所重視。近年來，人們已經(jīng)研制出了各種光纖傳感器用于對溫度、壓力、液位等物理量的測量，在實際應(yīng)用中，液位的測量也具有相當重要的意義，各種基于長周期光纖光柵和布拉格光纖光柵的液位傳感器也逐漸被人們所提出。本發(fā)明中所述的一種基于細芯傾斜光纖光柵的液位傳感器，其基本原理是基于傾斜光纖光柵包層模的折射率敏感特性。
[0003]傾斜光纖光柵是一種特殊的光纖光柵，其光柵條紋與光纖軸向成一定角度。由于光柵傾角的引入，前向傳導的入射光被有效激發(fā)至后向傳導的包層模，并保留滿足布拉格條件的后向傳導纖芯模。由于纖芯模和包層模具有不同的傳感特性，因此傾斜光纖光柵兼具布拉格光纖光柵和長周期光纖光柵兩類光纖光柵的優(yōu)點，可實現(xiàn)多參量(傾角、溫度、應(yīng)變、折射率等)同時區(qū)分測量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種基于細芯傾斜光纖光柵的液位傳感器。該裝置能夠通過對細芯傾斜光纖光柵反射光譜圖的變化實現(xiàn)對液位變化量的精確測量。具有結(jié)構(gòu)簡單、易于操作、靈敏度高等特點。
[0005]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0006]一種基于細芯傾斜光纖光柵的液位傳感器，其特征在于:由超寬帶光源(I)、入射光纖(2)、光纖環(huán)形器(3)、連接光纖(4)、出射光纖(5)和細芯傾斜光纖光柵￠)、光譜儀
[7]組成；超寬帶光源(I)連接入射光纖(2)，入射光纖(2)和連接光纖(4)、出射光纖(3)按順時針方向依次與光纖環(huán)形器(3)相連，連接光纖(4)的另一端連接細芯傾斜光纖光柵
[6]，出射光纖(5)的另一端連接光譜儀(7)。
[0007]所述的一種基于細芯傾斜光纖光柵的液位傳感器，其特征在于:細芯傾斜光纖光柵(6)米用細芯載氫光敏單模光纖刻寫制作，纖芯直徑2.5微米,包層直徑125微米。
[0008]所述的一種基于細芯傾斜光纖光柵的液位傳感器，其特征在于:細芯載氫光敏單模光纖長度為60毫米，其中細芯傾斜光纖光柵(6)部分長度為10毫米，熔接點與細芯傾斜光纖光柵(6)之間的距離為50毫米。
[0009]本發(fā)明的工作原理是:超寬帶光源(I)發(fā)出的光首先耦合進入入射光纖(2)，然后到達光纖環(huán)形器(3)，接著光通過連接光纖(4)進入細芯傾斜光纖光柵￠)，細芯傾斜光纖光柵(6)周圍環(huán)境由空氣和被測液體共同組成，二者的比例發(fā)生變化時，細芯傾斜光纖光柵(6)的周圍環(huán)境有效折射率隨之發(fā)生變化，最后受到液位變化調(diào)制的光信號反射回連接光纖(4)到達光纖環(huán)形器(3)，通過出射光纖(5)進入光譜儀(7)。細芯傾斜光纖光柵(6)及其所在的細芯傾斜光纖光柵共同組成了所述液位傳感器的傳感頭部分，細芯傾斜光纖光柵(6)激發(fā)產(chǎn)生的包層模強度與周圍環(huán)境折射率緊密相關(guān)，當包層模所處的周圍環(huán)境折射率增加時，包層模逐漸轉(zhuǎn)化為輻射模，反射光譜中顯示為包層模的強度降低甚至消失，而空氣和被測液體的折射率不同，導致當液體高度(液位)發(fā)生變化時，包層模的強度逐漸發(fā)生變化，通過對包層模強度信息的解調(diào)可以得到對應(yīng)的液位變化信息。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:所述一種基于細芯傾斜光纖光柵的液位傳感器實現(xiàn)反射式液位傳感器的設(shè)計，測量更加方便。所述傳感器具有較低的溫度敏感特性，溫度敏感系數(shù)約為11.2pm/°C，該液位傳感器的靈敏度為0.51dB/mm。此外，液位測量范圍不受限于采用的細芯傾斜光纖光柵的長度大小而是與整個細芯載氫光敏光纖的長度相關(guān)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的一種基于細芯傾斜光纖光柵的液位傳感器不意圖；
[0012]圖2是本發(fā)明的歸一化包層模強度與液位變化關(guān)系示意圖；

【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖及實施實例對本發(fā)明作進一步描述:
[0014]參見附圖1，一種基于細芯傾斜光纖光柵的液位傳感器，其特征在于:由超寬帶光源(I)、入射光纖(2)、光纖環(huán)形器(3)、連接光纖(4)、出射光纖(5)和細芯傾斜光纖光柵
(6)、光譜儀(7)組成；超寬帶光源⑴連接入射光纖(2)，入射光纖⑵和連接光纖(4)、出射光纖(3)按順時針方向依次與光纖環(huán)形器(3)相連，連接光纖(4)的另一端連接細芯傾斜光纖光柵￠)，出射光纖(5)的另一端連接光譜儀(7)。
[0015]入射光纖(2)和連接光纖(4)、出射光纖(5)為單模光纖，纖芯直徑為8.2微米，包層直徑為125微米。細芯傾斜光纖光柵(6)采用細芯載氫光敏單模光纖刻寫制作，纖芯直徑2.5微米，包層直徑125微米。細芯載氫光敏單模光纖長度為60毫米，其中細芯傾斜光纖光柵(6)部分長度為10毫米，熔接點與細芯傾斜光纖光柵(6)之間的距離為50毫米。通過細芯傾斜光纖光柵(6)反射回的包層模在周圍環(huán)境折射率增加時轉(zhuǎn)換為輻射模，包層模的強度隨著液位的上升逐漸降低直至完全消失，這樣就得到了液位變化信息。當細芯傾斜光纖光柵(6)產(chǎn)生的包層模隨著液位的上升逐漸轉(zhuǎn)化為輻射模時，反射譜中歸一化包層模的強度逐漸降低直至消失，圖2為歸一化包層模強度與液位變化關(guān)系示意圖，其靈敏度為0.51dB/mm，液位測量范圍可以達到50至60毫米。
【權(quán)利要求】
1.一種基于細芯傾斜光纖光柵的液位傳感器，其特征在于:由超寬帶光源(I)、入射光纖(2)、光纖環(huán)形器(3)、連接光纖(4)、出射光纖(5)和細芯傾斜光纖光柵￠)、光譜儀(7)組成；超寬帶光源(I)連接入射光纖(2)，入射光纖(2)和連接光纖(4)、出射光纖(3)按順時針方向依次與光纖環(huán)形器(3)相連，連接光纖(4)的另一端連接細芯傾斜光纖光柵(6)，出射光纖(5)的另一端連接光譜儀(7)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于細芯傾斜光纖光柵的液位傳感器，其特征在于:細芯傾斜光纖光柵(6)采用細芯載氫光敏單模光纖刻寫制作，纖芯直徑2.5微米，包層直徑125微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于細芯傾斜光纖光柵的液位傳感器，其特征在于:細芯載氫光敏單模光纖長度為60毫米，其中細芯傾斜光纖光柵(6)部分長度為10毫米，熔接點與細芯傾斜光纖光柵(6)之間的距離為50毫米。
【文檔編號】G01F23/292GK203981244SQ201420412711
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月23日
【發(fā)明者】陳德寶, 沈常宇, 魏健, 路艷芳, 劉樺楠 申請人:中國計量學院