專利名稱：一種基于光纖環(huán)鏡的光子晶體光纖液體流量計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于液體流量計技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于光纖環(huán)鏡的光子晶體光纖液體流量計。
背景技術(shù)：
流量是生產(chǎn)過程、能源計量和環(huán)境保護(hù)監(jiān)測等的一個重要參量。使用最早、應(yīng)用最廣泛的流量傳感器是機(jī)械轉(zhuǎn)子式的，其技術(shù)相對成熟，但由于受機(jī)械結(jié)構(gòu)限制，測量誤差較大。隨后發(fā)展起來的電磁流量計、超聲波流量計和聲學(xué)多普勒流量計測量精度都較高，且使用簡便，但易受電磁干擾，使用成本較高。隨著人們對光纖的深入研究和光纖應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，光纖傳感技術(shù)代表了新一代傳感器的發(fā)展趨勢?；诠饫w的流量計也受到人們的重視并且被大量應(yīng)用。光纖流量計通常是利用流量對光信號強(qiáng)度、相位、波長等參量的調(diào)制作用設(shè)計而成的。與傳統(tǒng)的流量傳感器相比，光纖流量傳感器具有如下優(yōu)點(diǎn)(I)耐高溫高壓，抗電磁干擾，抗環(huán)境噪聲，電氣絕緣性好，在易燃、易爆環(huán)境下安全可靠；(2)頻帶寬、動態(tài)范圍廣，靈敏度高，準(zhǔn)確性高且穩(wěn)定性高；(3)便于遠(yuǎn)距離測量和控制；(4)結(jié)構(gòu)簡單，體積小，質(zhì)量輕。目前，文獻(xiàn)報道的光纖流量傳感器有如下幾種(I)光纖渦輪流量傳感器，它基于傳統(tǒng)渦輪流量測量的原理，將周期性的反射光脈沖變?yōu)橹芷谛缘碾娒}沖信號，通過檢測電脈沖信號的頻率而得出流量；(2)光纖渦街流量傳感器，它基于流體力學(xué)中卡門渦街的理論，通過檢測光的強(qiáng)度或相位的變化從而得到渦街頻率，進(jìn)而得出流量；(3)光纖多普勒流速傳感器，它基于光的多普勒效應(yīng)，通過檢測光頻差而得出流量；(4)光纖小流量傳感器， 它基于菲涅耳拖曳效應(yīng)，通過檢測光的相位差而得出流量；(5)靶式光纖光柵流量傳感器， 它基于光纖光柵的原理，通過檢測反射波長的變化量而得出流量。在綜上所述的研究中，現(xiàn)有技術(shù)光纖流量計是利用流量對光信號的強(qiáng)度和相位的調(diào)制而設(shè)計的，而光強(qiáng)和相位受環(huán)境影響較大，實(shí)際應(yīng)用中很難準(zhǔn)確檢測；而靶式光纖光柵流量計通過光纖光柵的波長漂移檢測流量精度比較高，但是光纖光柵同時對溫度和應(yīng)變等敏感，所以大大降低了該流量計的實(shí)用性，限制了其在實(shí)際工程中的應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有光纖流量計檢測精確度低，受外界環(huán)境影響等問題，提出一種基于光纖環(huán)鏡的光子晶體光纖液體流量計，結(jié)構(gòu)簡單，檢測精確，抗干擾性強(qiáng)。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案如下—種基于光纖環(huán)鏡的光子晶體光纖液體流量計，其特征在于，包括入射光纖、3-dB 耦合器、出射光纖、光子晶體光纖、錐形流量管和受力物；3-dB耦合器一邊的兩個端口分別與入射光纖以及出射光纖連接，3-dB耦合器另一邊的兩個端口分別與光子晶體光纖的上端以及光子晶體光纖的下端連接，錐形流量管貫穿整根光子晶體光纖，受力物固定于光子晶體光纖的下端。[0009]本實(shí)用新型所具有的優(yōu)點(diǎn)為一種基于光纖環(huán)鏡的光子晶體光纖液體流量計，通過檢測光纖環(huán)鏡的干涉谷的波長，實(shí)現(xiàn)對流量大小的檢測。由于本實(shí)用新型是基于波長檢測，所以檢測精確度較高；同時本實(shí)用新型采用光子晶體光纖，光子晶體光纖具有對溫度和折射率不敏感等優(yōu)點(diǎn)，所以本實(shí)用新型具有很強(qiáng)的抗外界環(huán)境干擾性；此外本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單，易于生產(chǎn)，具有潛在的實(shí)用價值。

圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型進(jìn)一步描述。如圖I所示，一種基于光纖環(huán)鏡的光子晶體光纖液體流量計，其特征在于，包括入射光纖l、3-dB耦合器2、出射光纖3、光子晶體光纖4、錐形流量管5和受力物6 ；3-dB耦合器2 —邊的兩個端口分別與入射光纖I以及出射光纖3連接，3-dB耦合器2另一邊的兩個端口分別與光子晶體光纖4的上端以及光子晶體光纖4的下端連接，錐形流量管5貫穿整根光子晶體光纖4，受力物6固定于光子晶體光纖4的下端。本實(shí)用新型基于以下原理在光纖環(huán)鏡中，入射光由3-dB f禹合器分為兩個相向傳輸?shù)墓庑盘?兩束光經(jīng)過整個光纖環(huán)境再次到達(dá)3-dB f禹合器后輸出。入射光由3-dB f禹合器分為兩個反向傳輸?shù)墓庑盘枺瑑墒饨?jīng)過光子晶體光纖后產(chǎn)生相位延遲δ δ = 2 JiBL / λ其中B為光子晶體光纖的群速度折射率差,L為光子晶體光纖的長度，λ為入射光波長。當(dāng)兩束光通過整個光纖環(huán)鏡后發(fā)生干涉，出射光呈明顯的干涉條紋。當(dāng)液體流經(jīng)錐形流量管時，受力物受到液體的壓強(qiáng)作用，其中液體壓強(qiáng)大小取決于液體流量大??；從而液體流量大小通過受力物作用于光子晶體光纖。光子晶體光纖受到力后B和L發(fā)生變化，直接導(dǎo)致δ也發(fā)生變化，從而干涉譜發(fā)生漂移。所以可以通過檢測干涉谷波長實(shí)現(xiàn)對流量大小的傳感，且檢測精度較高。本實(shí)施例中，采用的是高雙折射率的光子晶體光纖，長度為6cm，其群速度折射率差為8. 65X IO-40由于光子晶體光纖是一種新型光纖，對外界溫度和折射率變化都不敏感。 所以基于光子晶體光纖的流量計有著很好的抗外界干擾性能。本實(shí)用新型具有檢測精確度高，抗外界環(huán)境干擾性高，結(jié)構(gòu)簡單，易于生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，具有很大潛在的實(shí)用價值。
權(quán)利要求1.一種基于光纖環(huán)鏡的光子晶體光纖液體流量計，其特征在于，包括入射光纖、3-dB 耦合器、出射光纖、光子晶體光纖、錐形流量管和受力物；3-dB耦合器一邊的兩個端口分別與入射光纖以及出射光纖連接，3-dB耦合器另一邊的兩個端口分別與光子晶體光纖的上端以及光子晶體光纖的下端連接，錐形流量管貫穿整根光子晶體光纖，受力物固定于光子晶體光纖的下端。
專利摘要一種基于光纖環(huán)鏡的光子晶體光纖液體流量計，其特征在于，包括入射光纖、3-dB耦合器、出射光纖、光子晶體光纖、錐形流量管和受力物；3-dB耦合器一邊的兩個端口分別與入射光纖以及出射光纖連接，3-dB耦合器另一邊的兩個端口分別與光子晶體光纖的上端以及光子晶體光纖的下端連接，錐形流量管貫穿整根光子晶體光纖，受力物固定于光子晶體光纖的下端。本實(shí)用新型具有檢測精確度高，抗外界環(huán)境干擾性高，結(jié)構(gòu)簡單，易于生產(chǎn)等優(yōu)點(diǎn)，具有很大潛在的實(shí)用價值。
文檔編號G01F1/66GK202350847SQ201120500200
公開日2012年7月25日 申請日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月29日
發(fā)明者趙春柳, 錢文文 申請人:中國計量學(xué)院