[实用新型]基于光纤布拉格光栅解调的光子晶体光纤倾斜角传感器

说明书

技术领域

本实用新型属于光纤传感技术领域，具体涉及基于光纤布拉格光栅解调的光子晶体光纤倾斜角传感器。 

背景技术

近年来，倾斜角测量已广泛应用于大型土木建筑工程、电力工程、石化工业等领域，成为生产生活中不可或缺的一部分。随着科学技术的发展，人们对倾斜角测量技术的要求越来越高。现有的基于力学单摆原理的倾斜角测量仪结构简单，但测量精度和灵敏度很低，不能远程监测；基于电学量变化测量倾斜角度的传感器虽然具有灵敏度较高的优点，但易受电磁干扰，精度不高，结构复杂，不能分布式测量和远程监控，因此其适用范围受到很大的限制；基于光纤传感的倾斜角传感器克服了以上很多缺点，其测量精度高，灵敏度高，抗电磁波及温度干扰能力强，越来越多的受到人们的重视，但大多需要依赖昂贵的光谱分析仪才能实现角度测量功能，达到相应的精度。 

光子晶体光纤在沿轴方向的大量空气孔，具有独特的光学性质，与普通光纤光栅相比，光子晶体光纤的谐振波长和幅值对外界环境的变化非常敏感，但对温度变化不敏感。 

在光纤技术领域，光纤布拉格光栅作为一种重要的光学设备。其具有体积小巧、性价比高和易于生产等优点。光纤布拉格光栅也能够用作光学传感系统中的解调元件，通过测量在布拉格波长处折射光功率的变化来进行光学传感。 

本实用新型是将普通的布拉格光栅用做解调元件连接在光子晶体光纤干涉仪后，此干涉仪由一小段光子晶体光纤两端塌陷熔接单模光纤构成，用来对倾斜角进行测量。其结构简单，测量成本低，灵敏度高，低温度敏感性，适于实际应用。 

发明内容

本实用新型目的就是针对现有的基于光纤传感原理对倾斜角测量的仪器装置中使用光谱分析仪，成本较高的问题，提出了一种结构简单、成本低廉的基于光纤布拉格光栅解调的光子晶体光纤倾斜角传感器。 

本实用新型为解决技术问题所采取的技术方案是： 

基于光纤布拉格光栅解调的光子晶体光纤倾斜角传感器，包括宽带光源、光纤环路器、由一段光子晶体光纤两端塌陷熔接两单模光纤构成的光纤干涉仪、管状容器、填充液、光纤布拉格光栅、光功率计。 

所述的由一个光子晶体光纤两端塌陷熔接单模光纤组成的光纤干涉仪作为传感头，置于含有填充液的管状容器中，其后连接光纤布拉格光栅做为解调器。所述的管状容器为两端密封的中空圆柱体结构，在管状容器的侧壁靠近底部和顶部的位置开有传感头尾纤出口，两个出口的连线与管状容器的轴线相交且与轴线成夹角θ且θ<90°；管状容器内填充有填充液；传感头的中点设置在填充液的液面处，尾纤穿过光纤出口，光纤出口密封设置；传感头的尾纤一端与光纤布拉格光栅连接，另一端通过环路器分别与宽带光源和光功率计连接。 

该实用新型具有的有益效果为： 

1.当管状容器的倾斜角改变时，传感头浸入填充液中的长度发生变化，引起整个传感头周围折射率的变化，光子晶体光纤的干涉光谱发生位移，由光纤布拉格光栅反射光子晶体光纤在布拉格波长处干涉光谱的光能量会相应变化。光能量的变化通过光功率计进行测量，从而实现对倾斜角的传感。由此，通过使用光功率计代替较昂贵的光谱分析仪减少了整个装置 的成本。 

2.传感头处于自然拉直状态，管状容器为硬质结构，在装置倾斜时，不会改变传感头的自然拉直状态，以消除弯曲对测量的干扰。 

3.由于在光纤布拉格光栅和光子晶体光纤干涉仪中间有个温度补偿，使得倾斜角传感器有低温度敏感性。 

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。 

其中，1、宽带光源；2、光纤环路器；3、光功率计；4、单模光纤；5、传感头；6、管状容器；7、填充液；8、光纤布拉格光栅。 

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行描述。