一种基于球形结构和空心光纤的光纤温度传感器制造技术

本实用新型专利技术提出了一种基于球形结构和空心光纤的光纤温度传感器，它由宽带光源、入射单模光纤、输入球形结构、空心光纤、填充溶液、输出球形结构、出射单模光纤、光谱分析仪构成。当外界温度改变时，空心光纤纤芯内填充溶液的折射率会发生变化，导致产生干涉的两束光的相位差发生变化，最终引起干涉光谱的峰值波长发生移动，通过光谱分析仪上干涉峰的波长变化值来实现对温度的测量。该光纤温度传感器具有灵敏度高、测量方便，制造简单，成本低等优点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种光纤传感器，尤其涉及一种基于球形结构和空心光纤的光纤温度传感器。
技术介绍
温度的测量在工农业生产中具有非常重要的作用。目前温度的测量主要有热辐射式温度计和电阻式温度计。热辐射式温度计响应速度慢，体积大，精度差。而电阻式温度计在高温场合无法使用。光纤温度传感器具有全光纤结构的光路，测量精度高、体积小巧、响应速度快、温度范围大、制作成本低等优点，满足不同环境中对温度测量的要求。光纤温度传感器已经发展出很多类型，例如利用F-P腔干涉仪的温度传感器；利用布拉格光纤光栅和长周期的温度传感器；利用光子晶体光纤的温度传感器等。但F-P腔干涉仪的制作比较困难；布拉格光栅和长周期光栅需要光栅制作装置，导致制作成本高；光子晶体光纤价格昂贵。
技术实现思路
为了解决上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提出一种基于球形结构和空心光纤的光纤温度传感器，该传感器具有灵敏度高，制造简单，成本低，本征安全等优点。为了解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案为：一种基于球形结构和空心光纤的光纤温度传感器，包括宽带光源(1)、入射单模光纤(2)、输入球形结构(3)、空心光纤(4)、填充溶液(5)、输出球形结构(6)、出射单模光纤(7)、光谱分析仪(8)；宽带光源(1)的输出端与入射单模光纤(2)的左端连接，入射单模光纤(2)的右端与输入球形结构(3)的左端连接，输出球形结构(6)的右端与出射单模光纤(7)的输入端连接，出射单模光纤(7)的输出端与光谱分析仪(8)连接；其特征在于，输入球形结构(3)的右端与空心光纤(4)的左端连接，空心光纤(4)的右端与输出球形结构(6)的左端连接，所述的空心光纤(4)的纤芯内有填充溶液(5)。所述的输入球形结构(3)和输出球形(6)结构，其直径是170μm至190μm。所述的空心光纤(4)，其纤芯直径是9μm，包层直径是150μm，长度为1mm至5mm。所述的填充溶液(5)，其成分为去离子水。本技术的有益效果为：1.采用全光纤结构，制造简单，成本低；2.空心光纤的纤芯内有填充溶液，提高了温度传感器的灵敏度；3.传感器本身不含易燃易爆物质和有毒物质，本征安全。附图说明下面结合附图及其具体实施方式对本专利技术作进一步说明。图1为本技术的示意图；图中，1为宽带光源；2为入射单模光纤；3为输入球形结构；4为空心光纤；5填充溶液；6为输出球形结构；7为出射单模光纤；8为光谱分析仪。具体实施方式图1中，一种基于球形结构和空心光纤的光纤温度传感器，包括宽带光源1、入射单模光纤2、输入球形结构3、空心光纤4、填充溶液5、输出球形结构6、出射单模光纤7、光谱分析仪8构成。宽带光源1的输出端与入射单模光纤2的左端连接，入射单模光纤2的右端与输入球形结构3的左端连接，输入球形结构3的右端与空心光纤4的左端连接，空心光纤4的纤芯内有填充溶液5，空心光纤4的右端与输出球形结构6的左端连接，输出球形结构6的右端与出射单模光纤7的输入端连接，出射单模光纤7的输出端与光谱分析仪8连接。一种基于球形结构和空心光纤的光纤温度传感器，其工作方式为：宽带光源1发出的光输入到入射单模光纤2，在入射单模光纤2中以基模的形式传播，光能量被束缚在纤芯内。光传输到输入球形结构3时，由于光纤球形结构导致模场不匹配，一部分光进入空心光纤4的包层，激发包层模在空心光纤4的包层中传输；另一部分光进入空心光纤纤芯内的填充溶液5。由于空心光纤4的包层与填充溶液5的折射率不同，两束光传播的光程不同从而产生光程差；两束光传输到输出球形结构6时，重新耦合在一起产生干涉，输出光通过出射单模光纤7输入光谱分析仪8，光谱分析仪8显示光谱的干涉图样。当外界温度改变时，空心光纤纤芯内填充溶液的折射率会发生变化，导致产生干涉的两束光的相位差发生变化，最终引起干涉光谱的峰值波长发生移动，通过光谱分析仪上干涉峰的波长变化值来实现对温度的测量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于球形结构和空心光纤的光纤温度传感器，包括宽带光源(1)、入射单模光纤(2)、输入球形结构(3)、空心光纤(4)、填充溶液(5)、输出球形结构(6)、出射单模光纤(7)、光谱分析仪(8)；宽带光源(1)的输出端与入射单模光纤(2)的左端连接，入射单模光纤(2)的右端与输入球形结构(3)的左端连接，输出球形结构(6)的右端与出射单模光纤(7)的输入端连接，出射单模光纤(7)的输出端与光谱分析仪(8)连接；其特征在于，输入球形结构(3)的右端与空心光纤(4)的左端连接，空心光纤(4)的右端与输出球形结构(6)的左端连接，所述的空心光纤(4)的纤芯内有填充溶液(5)。

【技术特征摘要】
1.一种基于球形结构和空心光纤的光纤温度传感器，包括宽带光源(1)、入射单模光纤(2)、输入球形结构(3)、空心光纤(4)、填充溶液(5)、输出球形结构(6)、出射单模光纤(7)、光谱分析仪(8)；宽带光源(1)的输出端与入射单模光纤(2)的左端连接，入射单模光纤(2)的右端与输入球形结构(3)的左端连接，输出球形结构(6)的右端与出射单模光纤(7)的输入端连接，出射单模光纤(7)的输出端与光谱分析仪(8)连接；其特征在于，输入球形结构(3)的右...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志平，龚华平，熊梦玲，张俊，金永兴，
申请(专利权)人：中国计量大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33