基于全保偏光纤的反射式双折射干涉温度传感器

发布时间：2021-08-03 19:19

　　为了解决透射式光纤温度传感结构不利于测试、灵敏度不高的问题,提出并设计了反射式熊猫型保偏光纤双折射干涉温度传感器。首先通过理论分析并数值仿真研究了熊猫型保偏光纤传感臂长度、转轴角度与温度传感灵敏度之间的关系,并通过在传感臂端面镀金的方式提高反射率。在此基础上,搭建了光纤温度传感测试系统,测试结果表明,在转轴熔接45°、保偏光纤传感臂长度L=80 cm的条件下,50℃～56℃范围内传感器灵敏度可以达到2.741 nm/℃;在保偏光纤传感臂长度为L=7 cm、转轴熔接30°的条件下,65℃～76℃范围内传感器灵敏度为1.400 nm/℃。最后,把设计的温度传感器用于卫星模型温度的测量实验,验证了传感器应用的可行性及有效性。不同波长波谷的漂移量与温度变化呈现良好的线性关系。 

【文章来源】：仪器仪表学报. 2020,41(08)北大核心EICSCD

【文章页数】：9 页

【部分图文】：

图6 两段保偏光纤转轴熔接45℃,L=55 cm

使用热电偶温度器(TESTO 922,精度0.1℃)和本文提出的反射式双折射干涉温度传感器同时检测卫星模型的温度变化。前者测量的温度值作为真值,对设计的光纤传感器进行验证实验。实验中双折射干涉温度传感器的传感长度L=10 cm,两段保偏光纤转轴45°熔接。在干涉谱图中取两个波谷(Dip1和Dip2)分别标定光谱变化,把上面测得的两组干涉条纹波谷值与对应的温度数据在同一个坐标系中画出,得到两波谷值对应的实验数据拟合曲线,如图12所示。据此计算出此验证实验中温度灵敏度分别为-1.59 nm/℃(Dip1)和-1.49 nm/℃(Dip2)。结合前文的实验和讨论,发现实验结果符合在转轴熔接一定角度时,传感器的灵敏度随着传感臂长的增加而增加的结论,而且不同波长波谷的漂移量与温度变化呈现良好的线性关系。验证了反射式双折射干涉温度传感器在实际温度传感应用的可行性及有效性。

同样的方法,在传感臂L=30 cm的干涉谱中选取两个波谷标定光谱变化,得到图7所示干涉谱图和温度-波长线性拟合图。图7 两段保偏光纤转轴熔接45℃,L=30 cm

【参考文献】：
期刊论文
[1]对称结构光子晶体光纤温度传感特性的研究[J]. 刘旭安,程和平,焦铮,董凤忠.  激光与红外. 2019(04)
[2]基于光纤光栅的温度与压力柔性传感性能测试[J]. 王彦,秦楠,刘吉虹,梁大开,程竹明.  仪器仪表学报. 2019(03)
[3]三芯长周期光纤光栅温度传感性能研究[J]. 刘雯玥,王标.  天津科技. 2018(12)
[4]微型FBG湿度传感器研发与试验研究[J]. 孙梦雅,施斌,冯晨曦,魏广庆,谢永宏.  仪器仪表学报. 2018(07)
[5]光纤惯导温度效应误差的高精度综合辨识与补偿[J]. 卓超,杜建邦.  仪器仪表学报. 2018(04)
[6]光纤布拉格光栅水下钢筋腐蚀传感器[J]. 宋世德,张作才,王晓娜.  电子测量与仪器学报. 2017(07)
[7]一种全光纤Mach-Zehnder干涉式温度传感器设计[J]. 宫顺顺,李丽君,蒋露,张艳,李文宪,徐琳.  中国新通信. 2017(02)
[8]基于马赫-曾德尔干涉仪的保偏光纤温度传感器研究[J]. 卞继城,郎婷婷,董新永,陈学文,田富鹏.  光电子·激光. 2016(07)
[9]基于液体热光效应的FBG温度补偿方法[J]. 刘颖刚,张伟,贾振安,傅海威,冯德全.  光电子.激光. 2014(04)
[10]基于多模干涉的光纤温度传感器的BPM模拟与实验研究[J]. 王玮,李恩邦,张晨亮,吕鹏,唐春晓.  光电子.激光. 2008(12)

硕士论文
[1]基于光纤倏逝场的折射率传感研究[D]. 唐海玉.安徽大学 2015



本文编号：3320186