一种温‑压传感器的结构以及温度和压力的测量系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种温‑压传感器的结构以及温度和压力的测量系统，温‑压传感器的结构包括：单模光纤和预置长度的石英玻璃管，其中，单模光纤的一端与石英玻璃管的一端连接，石英玻璃管的另一端被石英薄膜覆盖，使得石英玻璃管的管腔与石英薄膜形成该预置长度的FPI腔，单模光纤的纤芯内写制有用于检测温度的FBG。如此，将用于检测压力的FPI腔与用于检测温度的FBG集成到一个传感器，可以实现温度和压力的同时检测，简化了温‑压传感器加工的工艺复杂度和安装复杂度。由于光纤薄膜为高反射表面，反射率高，不需要镀膜工艺即可实现高反射，另外，温‑压传感器中FPI腔的腔长是预置长度的，该FPI腔的尺寸精准，提高了检测到的压力的精度，提高了温度和测量系统的可靠性。

A measurement system of temperature pressure sensor and the temperature and pressure

The measurement system of the utility model provides a temperature pressure sensor and the temperature and pressure, temperature pressure sensor structure: quartz glass single-mode fiber and the preset length of the tube, which one end of the single-mode fiber is connected with one end of the quartz glass tube, the other end of the quartz glass tube is quartz film, FPI the cavity of the quartz glass tube and quartz film formed in the lumen of the preset length, single mode fiber is used to detect the temperature in writing FBG. So, FPI will be used for the detection of cavity pressure detection and temperature sensor is integrated into a FBG, detection can achieve the temperature and pressure at the same time, temperature and pressure sensor simplifies the processing complexity and installation complexity. Because the fiber film is a high reflective surface, high reflectivity, without coating process can achieve high reflection, in addition, the temperature pressure sensor in the FPI cavity length is the preset length, the FPI cavity size precision, improve the detection accuracy of the pressure, temperature and improve the reliability of measurement system.

【技术实现步骤摘要】
一种温-压传感器的结构以及温度和压力的测量系统
本技术适用于光纤传感器领域，尤其涉及一种温-压传感器的结构以及温度和压力的测量系统。
技术介绍
光学中，法布里－珀罗干涉(Fabry–Pérotinterferometer，FPI)的结构应用到各类光纤传感器中，可以极大的提高传感精度。然而，现有的FPI光纤传感器一般只能检测一种物理参数，如温度或压力，如果要实现同时测量温度和压力，需要在传感器中同时安装温度和压力的传感元件，这样会增加传感器加工的工艺复杂度及安装复杂度。另一方面，现有的制作FPI光纤传感器的方法存在一定的弊端，比如，采用端面镀高反射薄膜的方法对镀膜设备和工艺具有较高要求，导致反射薄膜的反射率低，使得检测的压力精度低；化学腐蚀的方法在制作过程中需要利用腐蚀气体对光纤内部进行腐蚀以形成FDC腔，由于没法对腐蚀气体进行精确控制会使形成的FPI干涉腔的尺寸不够精准，从而导致检测到的压力的精度低，从而降低温度和压力测量系统的可靠性。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题为提供一种温-压传感器的结构以及温度和压力的测量系统，旨在解决传感器加工的工艺复杂度高、安装复杂以及检测到的压力精度低，温度和压力测量系统的可靠性低的问题。本技术提供的一种温-压传感器的结构，包括：单模光纤和预置长度的石英玻璃管，该单模光纤的一端与该石英玻璃管的一端连接，该石英玻璃管的另一端被石英薄膜覆盖，使得该石英玻璃管的管腔与该石英薄膜形成该预置长度的法布里－珀罗干涉腔，该单模光纤的纤芯内写制有用于检测温度的光纤布拉格光栅。本技术提供一种温度和压力测量系统，包括：信号解调装置和温-压传感器；温-压传感器用于测量待测环境中的温度和压力，并将经过法布里－珀罗干涉腔干涉和光纤布拉格光栅后反射的光信号发送至信号解调装置，信号解调装置用于对该光信号进行波长解调，得到该待测环境的温度变化引起的光信号漂移量和该待测环境的压力变化引起的光信号漂移量，信号解调装置用于将待测环境的温度变化引起的光信号漂移量和该待测环境压力变化引起的光信号漂移量转换为该待测环境的温度值和压力值，并将该温度值和压力值进行显示。本技术提供一种温-压传感器的结构以及温度和压力的测量系统，温-压传感器的结构包括：单模光纤和预置长度的石英玻璃管，其中，单模光纤的一端与石英玻璃管的一端连接，石英玻璃管的另一端被石英薄膜覆盖，使得石英玻璃管的管腔与石英薄膜形成该预置长度的FPI腔，单模光纤的纤芯内写制有用于检测温度的FBG。如此，将用于检测压力的FPI腔与用于检测温度的FBG集成到一个传感器，可以实现温度和压力的同时检测，简化了温-压传感器加工的工艺复杂度和安装复杂度。由于光纤薄膜为高反射表面，反射率高，不需要镀膜工艺即可实现高反射，另外，温-压传感器中FPI腔的腔长是预置长度的，该FPI腔的尺寸精准，提高了检测到的压力的精度，提高了温度和测量系统的可靠性。附图说明图1是本技术实施例提供的一种温-压传感器的结构示意图；图2是本技术实施例提供的一种温度和压力测量系统；图3是本技术实施例提供的另一种温度和压力测量系统。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。作为本技术的第二个实施例，如图1所示，本技术实施例提供了一种温-压传感器的结构示意图，该温-压传感器的结构包括：单模光纤101和预置长度的石英玻璃管102；其中，单模光纤101的一端与石英玻璃管102的一端连接。石英玻璃管102的另一端被石英薄膜103覆盖，使得石英玻璃管102的管腔与石英薄膜103形成该预置长度的FPI腔104。该预置长度为预先制备的FPI腔的长度，在实际应用中该预置长度一般为10-30um，优选为20um。该FPI腔104为封闭的内腔，FPI腔104中，石英薄膜103和与石英薄膜103相对的单模光纤的截面构成了FPI的两个反射面，当待测环境中的压力发生变化时，该石英薄膜103发生形变，这样会使得入射光在两个反射面干涉后的波长发生变化，该温-压传感器将干涉后的压力光信号发送到信号解调装置，由该信号解调装置检测该压力光信号的漂移量，进而得出该待测环境的压力值。进一步地，该石英薄膜103通过与石英玻璃管102的另一端熔接来进行覆盖。该石英薄膜为中间厚两边薄的纳米薄膜，这样，对压力更加敏感，增加压力检测的精度。进一步地，石英薄膜103的中心与石英玻璃管102界面的圆心重合。单模光纤101的纤芯内写制有用于检测温度的FBG105。其中，FBG105的长度小于1mm。单模光纤101与石英玻璃管102的连接处均为平整端口。由于受到待测环境的温度影响，会使得FBG间隔尺寸发生变化，该入射光经过该FBG反射后，输出的温度的光信号的波长发生变化，该温-压传感器将该温度光信号发送至该信号解调装置，由该信号解调装置检测该温度光信号的漂移量，进而得出该待测环境的压力值。需要说明的是，该压力光信号与该温度光信号为不同的波长范围。进一步地，该FBG通过飞秒激光点-点或划线方式写制。本技术实施例中，温-压传感器的结构包括：单模光纤101和预置长度的石英玻璃管102，其中，单模光纤101的一端与石英玻璃管102的一端连接，石英玻璃管102的另一端被石英薄膜103覆盖，使得石英玻璃管101的管腔与石英薄膜103形成该预置长度的FPI腔104，单模光纤101的纤芯内写制有用于检测温度的FBG105。如此，将用于检测压力的FPI腔与用于检测温度的FBG集成到一个传感器，可以实现温度和压力的同时检测，简化了温-压传感器加工的工艺复杂度和安装复杂度。由于光纤薄膜为高反射表面，反射率高，不需要镀膜工艺即可实现高反射，另外，温-压传感器中FPI腔的腔长是预置长度的，该FPI腔的尺寸精准，提高了检测到的压力的精度，提高了温度和测量系统的可靠性。请参阅图2，图2是本技术第二实施例提供的温度和压力的测量系统的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本技术实施例相关的部分。图2示例的温度和压力的测量系统，主要包括：信号解调装置111和温-压传感器112。以上各功能模块详细说明如下：温-压传感器112，用于测量待测环境中的温度和压力，并将经过FPI腔干涉和FBG反射的光信号发送至该信号解调装置111。在实际应用，温-压传感器112通过单模光纤与信号解调装置111相连，还用于接收信号解调装置111发射的光。信号解调装置111发射的光经过FPI腔干涉以及FBG反射后，输出光信号的波长会发生改变，温-压传感器112将光信号通过单模光纤发送至信号解调装置111。信号解调装置111，用于对该光信号进行波长解调，得到该待测环境的温度变化引起的光信号漂移量和该待测环境的压力变化引起的光信号漂移量。信号解调装置111，用于将该待测环境的温度变化引起的光信号漂移量和该待测环境压力变化引起的光信号漂移量转换为该待测环境的温度值和压力值，并将该温度值和压力值进行显示。实际应用中，如图3所示，该信号解调装置111包括：白光光源1111、3dB耦合器1112和解调仪1113。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温‑压传感器的结构，其特征在于，所述温‑压传感器包括：单模光纤和预置长度的石英玻璃管，所述单模光纤的一端与所述石英玻璃管的一端连接；所述石英玻璃管的另一端被石英薄膜覆盖，使得所述石英玻璃管的管腔与所述石英薄膜形成所述预置长度的法布里－珀罗干涉腔；所述单模光纤的纤芯内写制有用于检测温度的光纤布拉格光栅。

【技术特征摘要】
1.一种温-压传感器的结构，其特征在于，所述温-压传感器包括：单模光纤和预置长度的石英玻璃管，所述单模光纤的一端与所述石英玻璃管的一端连接；所述石英玻璃管的另一端被石英薄膜覆盖，使得所述石英玻璃管的管腔与所述石英薄膜形成所述预置长度的法布里－珀罗干涉腔；所述单模光纤的纤芯内写制有用于检测温度的光纤布拉格光栅。2.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述光纤布拉格光栅的长度小于1mm。3.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述单模光纤与所述石英玻璃管的连接处均为平整端口。4.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述石英薄膜通过与所述石英玻璃管的另一端焊接接来进行覆盖。5.根据权利要求1所述的结构，其特征在于，所述石英薄膜为中间厚两边薄的纳米薄膜，且所述石英薄膜的中心与所述石英玻璃管截面的圆心重合。6.根据权利要求1所述结构，其特征在于，所述光纤布拉格光栅通过飞秒激光点-点或划线方式写制。7.一种温度和压力的测量系统，其特征在于，所述系统包括：具有权利要求1-6任一项所述结构的温-压传感器和信号解调装置；所述温...

【专利技术属性】
技术研发人员：张岩，王义平，李自亮，刘申，廖常锐，王英，付彩玲，杨凯明，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：新型
国别省市：广东,44