[发明专利]一种温度应力同时测量的单光纤光栅传感器

说明书

技术领域

本发明涉及一种温度应力同时测量的单光纤光栅传感器，适用于光纤通信、光纤传感等领域。

背景技术

光纤布拉格光栅已经成为非常有前景的应变、温度及其它参数测量的传感元件。光纤Bragg光栅在实际的传感测量中，存在应力和温度的交叉敏感问题，即在一次测量中，很难将应力和温度变化所引起的光纤Bragg光栅的中心反射波长漂移量分辨出来，必须采取某些措施进行区分或补偿。为了克服这个局限性，提出了很多新技术和方法。例如双波长阶层光栅，混合布拉格光栅，两种材料的光纤光栅，双直径光纤光栅，带偏振摇摆过滤的阶层光纤光栅，与EDFAs结合的光纤光栅，光纤光栅法布里——泊罗腔法，长周期光栅方法，不同条件下制备的光纤光栅。这些方法可以解决温度和压力交叉敏感的问题，但是大多的方案需要两个光栅，或需要特殊结构的光栅或需要特殊的复杂工艺，使用超过一个的光纤器件将会增加系统成本，并会使探测器的制备变得复杂。长周期光栅方法利用在一个长周期的光栅里多重响应带宽实现对温度和应变的同步测量。实际上，由于光谱带宽范围大，对于长周期光栅很难准确测量出波长的微小偏移。为此，如能采用单个布拉格光栅实现温度和压力的分离传感，在实际应用中将是非常有价值的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能对温度应力同时测量的单光纤光栅传感器。

本发明的技术方案：

一种温度应力同时测量的单光纤光栅传感器，该光纤光栅传感器是由相位掩膜法制成的光纤布拉格光栅，它被均匀分成长度相等的两部分，光纤布拉格光栅的左半部分被封装在一种聚合物基底中，光纤布拉格光栅的右半部分通过化学镀和电镀结合的方法镀上一层金属保护膜。光纤布拉格光栅的右半部分采用化学镀和电镀结合镀金属，其步骤为：

步骤一 将裸光纤布拉格光栅及尾纤表面的污垢用酒精洗干净；

步骤二 在裸光纤布拉格光栅表面吸附一层易氧化物质；

步骤三 在裸光纤布拉格光栅表面生成一层薄金属层；

步骤四 对裸光纤布拉格光栅进行化学镀；

步骤五 将裸光纤布拉格光栅进行电镀。

本发明的有益效果：

本发明提出温度应力同时测量的单光纤光栅传感器，结构简单，制作容易；提高了传感器的温度和应力传感灵敏度；在实际传感应用中，仅需要单个光纤光栅就能够实现温度、应力的同时测量。

附图说明

图1一种温度应力同时测量的单光纤光栅传感器结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

一种温度应力同时测量的单光纤光栅传感器，见图1，该该光纤光栅传感器是由相位掩膜法制成的光纤布拉格光栅，它被均匀分成长度相等的两部分，光纤布拉格光栅的左半部分1被封装在一种聚合物基底2中，光纤布拉格光栅的右半部分3通过化学镀和电镀结合的方法镀上一层金属保护膜4。光纤布拉格光栅的右半部分3采用化学镀和电镀结合镀金属，其步骤为：

步骤一 将裸光纤布拉格光栅及尾纤表面的污垢用酒精洗干净；

步骤二 在裸光纤布拉格光栅表面吸附一层易氧化物质；

步骤三 在裸光纤布拉格光栅表面生成一层薄金属层；

步骤四 对裸光纤布拉格光栅进行化学镀；

步骤五 将裸光纤布拉格光栅进行电镀。

由于光纤布拉格光栅的左半部分1封装在聚合物基底内，聚合物的杨氏模量很小，所以其压力传感灵敏度可以得到显著提高，光纤布拉格光栅光栅的右半部分3被镀上金属后，温度灵敏度可以显著提升，这种结构的提高了传感器的温度和应力传感灵敏度。

在实际传感应用中， 温度和压力同时变化时，最初光纤布拉格光栅的布拉格波长会分开变成两个波长反射峰，测量这两个波长反射峰的漂移，根据下面公式：