[实用新型]一种新型的塑料光纤液压传感装置

说明书

技术领域

本实用新型属于光纤传感技术领域，涉及一种新型的塑料光纤液压传感装置。 

背景技术

光纤的出现带来了人类通信和信息技术的革命性发展。在通信领域，玻璃光纤成为信息传输的主要介质。在当前光纤到户技术发展的背景下，塑料光纤做为短距离信息传输媒介成为光纤到设备以及家用光纤连接的主要信息传输介质已经得到了迅猛的发展。在光纤传感技术领域，塑料光纤表现出优于玻璃光纤的温度、应力响应以及更好的柔韧性、低成本等特性，基于塑料光纤的传感技术得到了人们的极大关注。塑料光纤传感技术在生物、医学、航天、航空、机械、石化、建筑、高铁、桥梁、国防工业等领域具有重要的应用潜力。 

在光纤液压传感技术领域，目前几乎所有的研究都集中在玻璃光纤的液压传感方面，包括基于玻璃光纤的光纤布拉格光栅液压传感技术、基于特种玻璃光纤的液压传感技术、基于玻璃光纤FP干涉的液压传感技术等。玻璃光纤以二氧化硅为主要材料，根据二氧化硅的特性，玻璃光纤液压传感可以做到很大的测量范围（几百兆帕），当时灵敏度不高。此外，对于应用于人体内的血压测量等特殊场合，玻璃光纤不易弯曲，而且非常易碎，对医疗安全不利。而采用塑料光纤做为传感介质，可以实现高灵敏度并避免因此折断、易碎引发的风险。 

发明内容

本实用新型就是针对现有技术的不足，提出了基于一种新型的塑料光纤液压传感装置。 

本实用新型解决技术问题所采取的技术方案： 

一种新型的塑料光纤液压传感装置，包括宽带光源、塑料光纤耦合器、塑料光纤FP干涉传感头和光谱分析仪。

宽带光源的输出端口与塑料光纤耦合器的一个输入端口光纤连接；塑料光纤耦合器的一个输出端口与塑料光纤FP干涉传感头光纤连接，塑料光纤耦合器的一个输出端口和光谱分析仪的输入端口光纤连接。 

所述的塑料光纤FP干涉传感头包括空心塑料管和塑料光纤，塑料光纤固定设置在空心塑料管内。 

所述的塑料光纤长度大于10厘米、光纤直径D为 100微米～500微米、芯径d为20微米～300微米；在塑料光纤中部开有缺口，该缺口宽度L为10微米～100微米，深度H为70微米～300微米；满足 和。 

所述的空心塑料管内径和塑料光纤外径一致，外径Ds为3毫米～20毫米、长度Ls为3毫米～100毫米，塑料光纤的缺口位于该空心塑料管的中间部位。 

所述的宽带光源波长为800nm至900nm；光谱分析仪的工作波长为800nm至900nm。

本实用新型主要适用于测量液体中的液压，利用了塑料光纤FP干涉传感头的干涉极大值波长随液压变化的特性，通过的干涉极大值波长的漂移来确定液压数值大小，实现了液压传感。本实用新型具有不受电磁干扰、价格低廉、结构紧凑、制作工艺简单、高灵敏度本、适合医疗应用等优点。 

附图说明

图1为实用新型的结构示意图； 

图2为塑料光纤FP干涉传感头示意图；

图3为利用本实用新型测量所得的结果示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，一种新型的塑料光纤液压传感装置包括一个宽带光源1、一个塑料光纤耦合器2、一个塑料光纤FP干涉传感头3和一个光谱分析仪4。 

将宽带光源1的输出端口和塑料光纤耦合器2的一个输入端口光纤连接；将该塑料光纤耦合器2的一个输出端口和塑料光纤FP干涉传感头3光纤连接，该塑料光纤耦合器2的一个输出端口和光谱分析仪4的输入端口光纤连接。塑料光纤FP干涉传感头3包括一段长度为10厘米、光纤直径为300微米、芯径为100微米的塑料光纤5和内径为300微米、外径为10毫米、长度为20毫米的空心塑料管6。塑料光纤5经过商用的193nm激光器加工，在中部出现一个缺口，缺口宽度为20微米，深度为250微米；将打出缺口的塑料光纤5插入空心塑料管6，保持塑料光纤5的缺口在空心塑料管6的中间部位，然后将塑料光纤5和空心塑料管6加热固定。 

该检测装置的具体工作过程如下： 

将塑料光纤FP干涉传感头3置入需要测量液压的液体环境。开启宽带光源，当光注入塑料光纤的时侯，塑料光纤缺口形成FP干涉，根据FP干涉理论，当

，

可以观测到干涉的极大值，其中L为石英管中光纤两个端面距离，对应干涉极大值的波长。当施加塑料光纤FP干涉传感头3上的液压发生改变的时候，对应干涉极大值的波长对应有一个波长漂移，其液压和波长漂移满足以下关系

其中，