基于无芯光纤强度调制型液位传感器的设计与性能

发布时间：2021-11-01 10:20

　　利用强度调制型光纤传感器容易解调的优势,提出了一种强度调制型光纤液位传感器.传感器由三根无芯光纤组成,其中,无芯光纤1与无芯光纤2串联构成测量臂,无芯光纤3构成参考臂.仿真分析得出,无芯光纤长度每缩短1mm,透射峰波长增加25.46nm.在0～50mm小液位范围内,实验测得传感器在水、5%NaCl、10%NaCl和15%NaCl水溶液四种液体环境中的液位灵敏度分别为0.069 5dB/mm、0.074 73dB/mm、0.077 49dB/mm及0.082 71dB/mm,线性度分别为0.998 25、0.998 49、0.988 11及0.995 13,线性度较高.该传感器可较好地消除光源光功率波动与环境温度变化带来的影响,重复性较好,在石油化工领域有一定的应用潜力. 

【文章来源】：光子学报. 2020,49(05)北大核心EICSCD

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【部分图文】：

无芯光纤在不同光波长下的第一自映像点

传感臂由导光单模光纤（G652D,BOGANG公司，中国）、传感无芯光纤（THORLABS公司，美国）NCF1（长约58.8mm）、无芯光纤NCF2（长约58.3mm）组成，NCF1与NCF2之间的单模光纤应当足够长以消除包层模式，NCF2由内径300μm的毛细管封装．参考臂由导光单模光纤与无芯光纤NCF3（长约58.7mm）组成．NCF3的作用是利用无芯光纤的滤波效应在参考臂形成一个中心波长约为1 549.659nm的透射峰．对于以宽谱光源构成的传感装置，参考臂与传感臂透射峰的峰值波长值相近使得光源光功率变化对两光路影响程度相同．NCF1、NCF2及叠加后的传感臂输出光谱如图3所示．NCF1与NCF2透射峰峰值分别为1 542.009nm与1 555.621nm，峰值波长相差为13.612nm．当两个透射峰叠加时，即NCF1与NCF2串联，两个透射峰距离的改变将影响叠加谱的峰值大小．当液位上升时，NCF1的波峰将向长波长方向移动[17],NCF1与NCF2的透射峰距离变近，叠加谱峰值变大，光功率计接收光强变大．图3 NCF1、NCF2级联液位测量原理

NCF1、NCF2级联液位测量原理


本文编号：3469990