基于局部微結(jié)構(gòu)長周期光纖光柵的溫度曲率同時測量的方法
【專利摘要】一種基于局部微結(jié)構(gòu)長周期光纖光柵（LMSLPFG）的溫度曲率（雙參量）同時測量的方法。屬于光纖傳感【技術(shù)領(lǐng)域】。所述LMSLPFG的特點是在柵區(qū)的包層區(qū)域具有局部缺陷，實際制作時通過質(zhì)量濃度為20%的氫氟酸對傳統(tǒng)長周期光纖光柵（LPFG）進行包層腐蝕來實現(xiàn)，腐蝕程度為在其光譜圖中的透射阻帶中打開一個透射通帶為止。使用LMSLPFG進行傳感實驗，從研究兩個透射阻帶和透射通帶的溫度和彎曲特性出發(fā)，找到一個針對該LMSLPFG的敏感矩陣，并根據(jù)該敏感矩陣在已知透射阻帶以及透射通帶的波長改變量的情況下獲知LMSLPFG的溫度以及彎曲曲率。本發(fā)明能夠僅用單根LMSLPFG實現(xiàn)對溫度和彎曲曲率的同時測量。
【專利說明】基于局部微結(jié)構(gòu)長周期光纖光柵的溫度曲率同時測量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于光纖傳感【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及雙參量(溫度、彎曲曲率)光纖傳感技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]光纖傳感器技術(shù)是20世紀(jì)70年代末發(fā)展起來的一門嶄新的傳感器技術(shù)，以光纖作為傳輸介質(zhì)的光纖通訊，迅猛地發(fā)展成為通訊領(lǐng)域的一大產(chǎn)業(yè)。在光纖通訊系統(tǒng)中，光纖易受到諸如溫度、壓力等環(huán)境因素的影響，從而導(dǎo)致光強、相位、頻率等光波參量發(fā)生變化，構(gòu)成了一種全新的直接交換信息的基礎(chǔ)，從而演繹出了光纖傳感器這門新技術(shù)。
[0003]由于光纖傳感器與傳統(tǒng)的電傳感器在傳輸介質(zhì)、傳輸信號、敏感材料調(diào)制參量方面存在顯著的不同，所以光纖傳感器具有一些常規(guī)傳感器不可比擬的優(yōu)點，目前光纖傳感器已在很多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，尤其是可為許多傳統(tǒng)電傳感器難以涉足的極端惡劣場合提供多種參量的新穎而可靠的檢測手段。
[0004]近年來，在光纖通信及光傳感等領(lǐng)域局部微結(jié)構(gòu)長周期光纖光柵(LMSLPFG)受到越來越多的關(guān)注，其對溫度、彎曲、折射率、應(yīng)變等外界環(huán)境變化比較敏感。但是由于交叉敏感效應(yīng)的存在，多個參量的同時測量已成為光傳感領(lǐng)域的一個重要熱點。目前多是采用由兩種或多種傳感器組合來解決交叉敏感的問題，但同時也增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性及成本，也有學(xué)者采用特種光纖光柵，但其制作成本較高，在實際應(yīng)用中也存在一定限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的是克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種基于局部微結(jié)構(gòu)長周期光纖光柵(LMSLPFG)的溫度曲率同時測量方法。該方法僅用單根局部微結(jié)構(gòu)長周期光纖光柵就可以實現(xiàn)溫度與曲率的同時測量。
[0006]首先，本發(fā)明提供了一種具有局部微結(jié)構(gòu)的長周期光纖光柵(4)，該光柵在柵區(qū)的包層區(qū)域(I)具有環(huán)形的局部缺陷。
[0007]該光柵的制作方法為:使用寬帶光源輸入至長周期光纖光柵，通過長周期光纖光柵輸出至光譜儀；將一套管(3)套在柵區(qū)中央，其中套管(3)的長度小于柵區(qū)長度，套管(3)直徑大于等于長周期光纖光柵的直徑；把質(zhì)量濃度為20%的氫氟酸溶液注射到套管(3)中對長周期光纖光柵的包層(I)進行腐蝕，觀察光譜儀，當(dāng)光譜圖上的透射阻帶中打開一個透射通帶之后停止腐蝕，此時的光譜圖上應(yīng)當(dāng)具有兩個透射阻帶和一個透射通帶，得到具有局部微結(jié)構(gòu)的長周期光纖光柵。
[0008]本發(fā)明同時提供了一種基于所述的具有局部微結(jié)構(gòu)的長周期光纖光柵的溫度曲率同時測量方法，該方法使用單根LMSLPFG，具體步驟為:使用寬帶光源輸入至LMSLPFG，通過LMSLPFG輸出至光譜儀，觀察光譜儀顯示的光譜圖，當(dāng)透射阻帶和透射通帶發(fā)生波長漂
移時，分別獲取透射阻帶的波長改變量M和透射通帶的波長改變量AI2,使用下式計算獲得環(huán)境溫度變化量AT和彎曲曲率的變化量Μ::
【權(quán)利要求】
1.一種具有局部微結(jié)構(gòu)的長周期光纖光柵，其特征在于，所述光柵在柵區(qū)的包層區(qū)域(I)具有環(huán)形的局部缺陷。
2.如權(quán)利要求1所述的具有局部微結(jié)構(gòu)的長周期光纖光柵，其特征在于，該光柵的制作方法為:使用寬帶光源輸入至長周期光纖光柵，通過長周期光纖光柵輸出至光譜儀；將一套管(3)套在柵區(qū)中央，其中套管(3)的長度小于柵區(qū)長度，套管(3)直徑大于等于長周期光纖光柵的直徑；把質(zhì)量濃度為20%的氫氟酸溶液注射到套管(3)中對長周期光纖光柵的包層(I)進行腐蝕，觀察光譜儀，當(dāng)光譜圖上的透射阻帶中打開一個透射通帶之后停止腐蝕，此時的光譜圖上應(yīng)當(dāng)具有兩個透射阻帶和一個透射通帶，得到具有局部微結(jié)構(gòu)的長周期光纖光柵(4)。
3.一種基于權(quán)利要求1所述的具有局部微結(jié)構(gòu)的長周期光纖光柵(4)的溫度曲率同時測量方法，其特征在于，該方法具體為:使用寬帶光源輸入至LMSLPFG(4)，通過LMSLPFG(4)輸出至光譜儀，觀察光譜儀顯示的光譜圖，當(dāng)透射阻帶和透射通帶發(fā)生波長漂移時，分別獲取透射阻帶的波長改變量4毛和透射通帶的波長改變量M，使用下式計算獲得環(huán)境溫度變化量AT和彎曲曲率的變化量
【文檔編號】G01B11/255GK103557961SQ201310555233
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月11日
【發(fā)明者】曹曄, 劉慧瑩, 裴庸惟, 童崢嶸 申請人:天津理工大學(xué)