[发明专利]差分强度调制测量液体折射率的光纤传感装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及光纤传感技术领域，涉及一种光纤折射率传感装置，尤其涉及一种可以温度自补偿的差分强度调制的光纤折射率传感装置及其测量方法。

背景技术

光纤传感器因为其结构简单、灵敏度高、抗电磁干扰、易于远程监控、便于复用组网等优势而被广泛应用。光纤折射率传感器主要分为光纤光栅型、光纤马赫-曾德尔干涉型、光纤法布里-珀罗干涉型、光纤萨格纳克干涉型、光纤迈克尔逊干涉型、多模干涉型、光纤锥型折射率传感器，可以应用于石油化工、医疗卫生等领域。多模干涉型折射率传感器因灵敏度高、制作简单，成本低廉等特点在近几年受到学者的广泛关注。

2007年，李恩邦研究了单模光纤(SMF)-无芯光纤(NCF)-SMF(SNS)结构级联光纤布拉格光栅(FBG)的透射式和反射式波长调制型光纤传感装置，实现温度与折射率同时测量，其中反射式传感装置将FBG与在NCF末端镀有反射膜的SMF-NCF结构熔接而成(李恩邦，同时测量液体温度和折射率的光纤传感装置，CN 1963400A，2007)。2012年，薛林林等研究了一种测量高折射率的SMF-多模光纤(MMF)-SMF(SMS)结构的光纤折射率传感器，将两段单模通信光纤和一段去除涂覆层与包层且长度特定的MMF进行无偏心熔接，通过测量透射谱的输出功率损耗确定外界溶液的折射率(薛林林、杨利、钱景仁，一种基于光纤的折射率传感器及测量方法，CN 102507497A，2012)。2015年，刘铁根等研究了基于SNS结构的波长调制型传感器，通过监测SNS结构透射谱中两个波谷的波长漂移量来实现温度与折射率的同时测量(刘铁根、陈耀飞、韩群、刘芳超、姚蕴秩，光纤传感器及制作方法、液体温度和折射率同时测量方法，CN 104713660A，2015)。

当前报道的多模干涉型折射率传感器主要使用多模光纤或无芯光纤，多模光纤需将其包层进行腐蚀才能对外界折射率敏感，其工艺复杂且缺乏良好的重复性，因此目前更倾向于选用直接将外界溶液作为包层的无芯光纤作为多模干涉型折射率传感器的光学器件。另外，目前多模干涉型传感器的折射率测量主要通过波长调制或绝对强度调制。其中波长调制型传感器需要使用造价高昂的波长解调系统；绝对强度调制型传感器存在光源波动、光源老化与光路传输损耗变化对测量准确性产生影响，这些都限制了波长调制型和绝对强度调制型传感器的实际应用。能够抑制传感器输入光强度变化对输出影响的相对强度调制型折射率传感器必将拓宽其应用前景，因此开发了一种差分强度调制测量液体折射率的光纤传感装置。

发明内容

本发明的目的是克服现有的基于多模干涉测量折射率的测量方案和装置中所存在的不足，提供一种差分强度调制测量液体折射率的光纤传感装置及测量方法。

本发明技术方案如下：

本发明提供一种差分强度调制测量液体折射率的光纤传感装置，该光纤传感装置为透射式光纤传感装置或反射式光纤传感装置，光纤传感装置包括宽带光源、传感模块和基于波分复用器(WDM)的解调模块，所述传感模块包括光纤环行器和光纤传感器；