[实用新型]一种薄膜光纤传感器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种具有薄膜结构的光纤传感器，可用于检测压强、应力、应变和加速度等。

背景技术

光纤传感器是以光为载体、光纤为媒介，感知和传输外界信号，适用于易燃易爆、高温和高压等环境中加速度、应力应变、以及振动的检测[IEEESensorsJournal，vol.8，pp.1184-1193，2008]，广泛用于矿井、海洋和土木建筑中的监控。

目前，光纤传感器通常采用光纤光栅结构，但是光纤光栅传感器需要可调谐激光器或光谱分析仪等来监控反射波长，因此系统价格昂贵。并且，光纤光栅对温度敏感，由于热胀冷缩会导致光栅的周期发生改变，相应的反射波长也随温度改变，从而降低了检测精度。对于薄膜型光纤传感器(AppliedOptics，vol.52，pp.4223-4227，2013.)，则需要调节光纤器件与薄膜的间距和对准角度，需要复杂的工艺步骤，且需要采用胶体来固定光纤器件。胶体在高温下容易软化，其温度稳定性较差。

因此，研发对温度不敏感的高性能、低成本的光纤传感器，是本实用新型的创研动机。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种对温度不敏感、制备简单、可调谐、且低成本的薄膜光纤传感器。

本实用新型所提供一种薄膜光纤传感器，如图1所示，其主要技术方案为：

一种薄膜光纤传感器，包括固定支架、光纤器件、悬臂梁(或悬膜)、以及方位球，其特征在于：固定支架带有圆形凹孔和台阶，悬臂梁(或悬膜)固定在支架的台阶上，方位球固定在支架的圆形凹孔上、并且可以旋转调节；光纤器件固定在方位球上，通过旋转调节方位球，可以改变光纤器件相对于悬臂梁(或悬膜)的角度。本实用新型使得光纤器件的角度可以灵活调节，并且避免使用胶体固定光纤器件、提高了传感器的温度稳定性。

本实用新型所提供的一种薄膜光纤传感器，还包括以下附属技术方案：

其中，光纤器件用于发射探测光和接收从悬臂梁(或悬膜)反射回的探测光。

其中，所述在圆形凹孔上固定方位球，采用两个或两个以上的固定螺丝。

其中，所述方位球，是由部分(或整个)球体与平面所构成，其中的部分球体与凹孔贴合，其中的平面部分可以是三角形、四边形或多边形。

其中，所述方位球，通过调节不同固定螺丝的松紧，可在圆形凹孔上转动。

其中，所述方位球，其内部具有小孔，用以固定光纤器件。

其中，所述光纤器件，选自普通光纤、带有透镜的光纤、带有准直器的光纤、拉锥光纤或光子晶体光纤。

其中，所述悬臂梁或悬膜，其材质选自金属应变片、镀了金属薄膜的无机玻璃、半导体薄膜或者有机薄膜中的任一种。

其中，所述悬臂梁形状选自梯形、矩形或锥形中的任一种。

其中，所述悬臂梁或悬膜，在外界的压强、应变、应力或加速度的作用下，会产生形变。

本实用新型的工作原理：在光纤器件的端面附近设有悬臂梁(即一端固定、另一端可自由形变)或悬膜(即薄膜的边缘固定、中部可形变)，光纤器件射出的光束经悬臂梁或悬膜反射后返回到光纤器件中，并被光探测器所探测；用于固定光纤器件的方位球，通过调节固定螺丝可以在圆形凹孔上转动，因此可以灵活改变光束的入射角和反射角。

本实用新型的技术效果：本实用新型的光纤传感器，利用多个螺丝将方位球固定在圆孔上，通过拧紧或拧松不同的固定螺丝，可以灵活转动方位球。因此，避免了传统的用胶体固定所带来的无法转动调节的问题(胶体固化后，将无法调节)，并且消除了胶体的温度稳定性差的问题。

附图说明

图1为悬臂梁型薄膜光纤传感器的示意图(截面图)；

1、光纤器件；2、方位球；3、固定螺丝；4、固定支架；5、悬臂梁。

图2为悬膜型薄膜光纤传感器的示意图(截面图)；

1、光纤器件；2、方位球；3、固定螺丝；4、固定支架；5、悬膜。

图3为方位球的结构示意图(平面图)。

21、方位球的平面部分；22、方位球的球体部分；3、固定螺丝

具体实施方式

下面将结合实施例以及附图对本实用新型加以详细说明，需要指出的是，所描述的实施例仅旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。