一種反射式fp腔光纖光柵氣壓溫度傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種反射式FP腔光纖光柵氣壓溫度傳感器，包括單模光纖、小孔、空氣腔和FBG光柵，其特征在于：所述的傳感器中的單模光纖右端端面為8°的傾角，其內部有個圓形空氣腔，空氣腔上方有個與外部連通且直徑為2?4um的小孔，在纖芯內刻有一個FBG光柵，單模光纖的另一端與光纖環形器一端連接，寬帶光源和光纖光譜儀分別與光纖環形器的另外兩端連接。本實用新型具有結構簡單、體積小和靈敏度高的特點，可應用于氣壓與溫度變化的測量。
【專利說明】
一種反射式FP腔光纖光柵氣壓溫度傳感器
技術領域
[0001] 本實用新型屬于傳感器領域，具體涉及一種反射式FP腔光纖光柵氣壓溫度傳感 器。
【背景技術】
[0002] 氣壓測量是氣象要素觀測中的重要環節。目前常用振動筒或電容膜盒傳感器來檢 測氣壓。振筒式氣壓傳感器有時會停止工作，還易受環境污染的影響。電容式氣壓傳感器是 基于氣壓傳感元件的形變產生電容變化來實現氣壓測量，存在電容干擾，氣壓檢測分辨率 較低。電容膜盒氣壓傳感器存在導線焊接引起的附加應力，導致焊接工藝產生參數離散性； 當氣壓變化大時，膜盒有效電容的極板不是理想平面，且邊緣效應不可忽略。與傳統的氣壓 傳感器相比，光纖氣壓傳感器具有獨特的優點：靈敏度高、重量輕、體積小、抗電磁干擾、耐 腐蝕等優點。如在兩段單模光纖中間大面積錯位熔接一小段單模光纖，形成了一種簡易的 FP腔氣壓傳感器，但由于錯位面積過大，使得傳感頭部分易斷，使其使用受到了限制。
[0003] 在油藏工業中，對產油井溫度的實時、動態式監測，是提高油氣產量的重要措施之 一。為了提高石油產量，需要對油井注入高溫蒸汽，由于傳統的電子式溫度傳感器有輸出信 號弱，在高溫環境下易受電磁干擾，不能滿足測量的需要。分布式光纖光柵溫度傳感器，采 用的封裝結構是:將光柵兩端的尾纖部分分別彎曲后封裝在半毛細金屬管上，再將半毛細 金屬管套裝在金屬管內部，靈敏度高，金屬管軸向可隨意伸縮;但在高溫環境下易受電磁干 擾，無法在惡劣環境下測量。而一種基于選擇性滲透的光子晶體光纖溫度傳感器，這類傳感 器靈敏度高，然而制造工藝復雜。
【發明內容】
[0004] 為了解決上述現有技術的不足，本實用新型提供一種反射式FP腔光纖光柵氣壓溫 度傳感器，具有易制備、本質安全、體積小、重量輕、靈敏度高和可以對溫度和氣壓雙參數測 量等優點。
[0005] 本實用新型所采用的技術方案是：一種反射式FP腔光纖光柵氣壓溫度傳感器，包 括單模光纖、小孔、空氣腔和FBG光柵，其特征在于:所述的傳感器中的單模光纖一端端面為 8°的傾角，其內部有個圓形空氣腔，空氣腔上方有個與外部連通直徑為2-4um的小孔，在纖 芯內刻有FBG光柵，單模光纖的另一端與光纖環形器一端連接，寬帶光源和光纖光譜儀分別 與光纖環形器的另外兩端連接。
[0006] 本實用新型的有益效果是：
[0007] 1.傳感器整體材料為單模光纖，傳感器中沒有金屬部件，不受電磁影響，可以在強 電磁場環境下工作。
[0008] 2.制備時，對單模光纖進行了微加工處理，因此所述傳感器的靈敏度比一般的光 纖傳感器高。
[0009] 3.空氣腔體積尺寸較小，且上方的小孔直徑僅為2-4um，因此所述傳感器比一般光 纖傳感器體積小、質量輕、堅固。
[0010] 4.該傳感器中刻寫了 FBG光柵，因此在測試時可以進行溫度補償。
【附圖說明】
[0011] 圖1是本實用新型的光纖干涉儀結構示意圖。其中，（1)單模光纖，（2)小孔，（3)空 氣腔，（4)法布里-珀羅干涉儀，（5)FBG光柵。
【具體實施方式】
[0012] 圖1中，一種反射式FP腔光纖光柵氣壓溫度傳感器，包括單模光纖1、小孔2、空氣腔 3和FBG光柵5，其特征在于:所述的傳感器中的單模光纖一端端面為8°的傾角，其內部有個 圓形空氣腔，空氣腔上方有個與外部連通直徑為2-4um的小孔，在纖芯內刻有一個FBG光柵， 單模光纖的另一端與光纖環形器一端連接，寬帶光源和光纖光譜儀分別與光纖環形器的另 外兩端連接。
[0013] 實驗時，將該傳感器密封在一個氣室中，保持溫度不變，氣室中的氣體由小孔2進 入空氣腔3中，寬帶光源發出的一部分光會在空氣腔3的前壁面發生第一次反射，另一部分 光會夂空氣腔 3的后壁面發生第二次反射，兩束反射光相遇并產生干涉，其相位 W _中11是空氣腔中氣體的折射率;L是空氣腔前后壁面之間的距離;λ是光 在真空中的波長;外為初相位。當氣室中的氣壓改變時，空氣腔中氣體的折射率η會隨著氣 壓的改變而改變，導致干涉條紋發生改變，光譜分析儀中的光譜波峰發生漂移。進行溫度實 驗時，保持氣室中氣壓不變，調節氣室中的溫度，從而光柵5處的溫度發生變化，由于熱脹冷 縮效應，光柵5處條紋的周期也會隨著變化，在光譜儀中表現為干涉波峰的漂移。通過觀察 光譜圖中對應波峰的漂移，即可對溫度和氣壓進行雙參數測量。
【主權項】
1. 一種反射式FP腔光纖光柵氣壓溫度傳感器，包括單模光纖、小孔、空氣腔和FBG光柵， 其特征在于:所述的傳感器中的單模光纖一端端面為8°的傾角，其內部有個圓形空氣腔，空 氣腔上方有個與外部連通直徑為2-4um的小孔，在纖芯內刻有FBG光柵，單模光纖的另一端 與光纖環形器一端連接，寬帶光源和光纖光譜儀分別與光纖環形器的另外兩端連接。
【文檔編號】G01K11/32GK205426410SQ201620176243
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年3月8日
【發明人】李萍, 徐賁, 劉亞銘
【申請人】中國計量學院