[发明专利]一种消减温度影响的曲线型光纤传感装置

说明书

技术领域

本发明属于光纤传感技术领域，尤其是涉及一种消减温度影响的曲线型光纤传感装置。 

背景技术

除了专门用于测试温度参数的传感器外，温度参数的影响都是传感器走向实际应用必须考虑的问题之一，而且精度越高的传感器越是重视温度参数的影响。现如今，消减传感器温度影响的方法很多，大致可分为两类：从传感器的结构上来消减温度的影响和从数据处理上来补偿温度的干扰。其中，后者需要温度传感器来补偿，若被补偿的传感器一致性较差那就需要分别标定补偿，实际操作起来很麻烦；而前者需要适宜且精巧的结构补偿，因而使传感器结构上趋于复杂，但在后续数据处理时较简单。综上，上述两种消减传感器温度影响的方法各有千秋，在实际使用中都有大量的应用，选择哪种方法主要与使用的条件和传感器的类型密切相关。 

光纤传感器相对于传统传感器具有诸多优点，其中精度高是其主要优点之一，如现有的锯齿平板式光纤微弯传感器，其可探测的两个锯齿板之间距离变化的精度在0.1纳米级别上，则不需要的膨胀系数势必会影响测试结果，因而温度补偿就是需重点考虑的问题之一。如图1所示，在光纤光栅传感器中，桥式温度补偿是一种典型的常用方法之一，基板二2和基板三3均采用膨胀系数为α₂的材料制成，基板一1采用膨胀系数为α₁的材料制成，基板二2和基板三3并排设置且二者分别通过固定支点一11固定于基板一1上，光纤光栅9的两端通过固定支点二12分别固定在基板二2和基板三3上，实际使用过程中要使光纤光栅9的长度在温度变化时保持不变，则需满足公式α₁×L₁×ΔT-α₂×(L₂+L₃)×ΔT＝0(1-1)，式(1-1) 中L₂和L₃分别为基板二2和基板三3的长度，ΔT为变化的温度量，L₁为基板一1的长度；对式(1-1)进行简单变换得：α₂＝α₁×[L₁/(L₂+L₃)](1-2)，则基板二2和基板三3的膨胀系数α₂与基板一1的膨胀系数α₁满足(1-2)式时，可基本消减光纤光栅9受温度的影响。实际使用过程中，基板二2和基板三3也可以选用不同膨胀系数的材料，这样只是使公式(1-1)和(1-2)略微复杂一点，其温度补偿原理是一样的。 

结合图2和图3，曲线型光纤传感装置是一种基于光纤弯曲损耗的高精度光纤传感装置，其基本结构是：包括曲线型壳体4以及在连续布设在曲线型壳体4内部相对两侧的多个A侧变形齿4-1和多个B侧变形齿4-2，A侧变形齿4-1和B侧变形齿4-2呈交错布设且在二者的变形齿间夹有信号光纤6，信号光纤6通过与其相接的延长光纤8接测试单元5，测试单元5与处理单元7相接，实际使用过程中，上述曲线型光纤传感装置在温度变化时对测试非温度参数的测试精度会有较大的影响。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种消减温度影响的曲线型光纤传感装置，其结构简单、设计合理、加工制作方便、成本低且使用方式灵活、灵敏度高、使用效果好，能有效消除或减少温度对测量精度的影响，具有广阔的市场应用前景。 

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种消减温度影响的曲线型光纤传感装置，其特征在于：包括供信号光纤穿过的曲线形测试通道、与信号光纤相接且对信号光纤中的光信号功率变化量进行同步测试的测试单元和与测试单元相接且对测试单元的测试结果进行分析处理的处理单元；所述曲线形测试通道包括在端部所施加外应力F的作用下能发生变形并相应压弯信号光纤的外部壳体以及连续布设在所述外部壳体内部相对两侧的多组A侧变形齿和多组B侧变形齿，每一组A侧变形齿均包括一个A侧变形齿或并排布设的多个A侧变形齿，每一组B侧变形齿均包括 一个B侧变形齿或并排布设的多个B侧变形齿，多组A侧变形齿和多组B侧变形齿之间呈交错布设且二者的头部间形成供一个或多个信号光纤穿过的曲线形通道，A侧变形齿和B侧变形齿对应布设在信号光纤两侧；所述外部壳体包括能随温度变化发生伸缩变形的外层壳体和能随温度变化发生伸缩变形且变形量与外层壳体的变形量相抵消的内层壳体，所述内层壳体布设在外层壳体内部且A侧变形齿和B侧变形齿均布设在所述内层壳体上。