[发明专利]一种光纤型温度传感器

说明书

技术领域

本发明涉及光纤传感器技术领域，特别涉及一种光纤型温度传感器。

背景技术

光纤温度传感器按照工作原理可以分为很多种，如基于干涉型的传感器、基于光栅型的传感器、基于拉曼或布里渊散射的分布式传感器等。一般来说，短距离、小范围的温度测量常采用点阵式或准分布式的传感器。然而，光纤对外界环境的多个参量（如温度、应力、振动、环境折射率等）都很敏感，导致了当下光纤传感器中普遍存在的交叉灵敏度问题，从而引起光纤传感器的测量精度降低、传感可靠性下降。目前，应力不敏感的温度传感器的研究显得十分的少，美国专利US6865194B1、中国专利CN200920111364以及中国专利CN201120381879分别公开了应力不敏感的温度传感器的三种方案，这三种方案都是利用布拉格光纤光栅来实现温度测量的，而且都采用了外管保护套的结构。并不是光纤传感元件（布拉格光纤光栅）对应力不敏感，而是这三种方案都将布拉格光纤光栅内置在外管中，管内做特殊设计，留出一定长度的冗余用作缓冲并通过适当的粘合，以隔绝外界应力对布拉格光纤光栅的影响，以此达到光纤传感器隔绝应力的效果。这三种方案都经过特殊设计，需要非常小心的将布拉格光纤光栅粘合在外管中，以隔绝应力对布拉格光纤光栅的作用，因此光纤传感器原本具有的结构小巧、易弯曲的优点被破坏，而且基于布拉格光纤光栅的传感器其温度灵敏度都不高，一般为10pm/℃。有文献提到利用无截止的单模光子晶体光纤中刻写长周期光栅的方法来实现应力不敏感的温度传感，这种方法的缺点是光栅刻写复杂、高温不稳定，而且对弯曲敏感，得到的应力-温度交叉灵敏度较高，一般为1.76×10^-2°C/με。还有一种利用非线性光子晶体光纤两端分别与单模和多模光纤熔接而构建的模式干涉仪，得到的温度灵敏度为73pm/℃，应力-温度交叉灵敏度为1.274×10^-2°C/με，其性能仍有待提高。显然这种干涉仪的温度灵敏度低、应力-温度交叉灵敏度较高。目前已公开的基于布拉格光纤光栅温度传感器的专利，其测量原理是利用了光栅能反射由下式给出的特定波长：λ_B＝2n_effΛ，其中n_eff是模式的有效折射率，Λ是光栅周期。当应力、应变、温度变化等作用时，会引起光栅周期或光纤的有效折射率的变化，导致布拉格光栅的谐振波长发生漂移，通过测量其漂移量，可以获得待测物理量的变化信息。在实际的使用过程中光纤光栅对温度、应力和应变都具有比较好的响应，所以不借助其他保护措施是无法隔绝应力作用的。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种应力-温度交叉灵敏度较低，且温度灵敏度较高的光纤型温度传感器。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种光纤型温度传感器，包括：宽带光源、第一单模光纤、第二单模光纤及多芯光纤。所述宽带光源依次通过所述第一单模光纤、多芯光纤与所述第二单模光纤连接。所述第一单模光纤、第二单模光纤与所述多芯光纤的连接处均为电弧放电而形成的坍塌结构。

进一步地，还包括光学分析设备。所述光学分析设备与所述第二光纤连接。

进一步地，所述光学分析设备为光谱仪。

进一步地，所述多芯光纤的纤芯与所述第一单模光纤的纤芯及所述第二单模光纤的纤芯偏心对齐。

进一步地，所述第一单模光纤及所述第二单模光纤的纤芯同时与所述多芯光纤上由中间纤芯和外围的任意两个相邻纤芯组成的三角形的中心对准。所述第一单模光纤与所述第二单模光纤的中心设置在同一水平面内。

进一步地，所述多芯光纤的外径为125μm。

进一步地，所述多芯光纤最中间的一根芯的折射率小于外围六根芯的折射率。所述多芯光纤外围六根芯的折射率相同。

进一步地，还包括保护套。所述多芯光纤放置在所述保护套内。