[发明专利]一种光纤微位移传感及校正装置与方法

说明书

本发明一种光纤微位移传感及校正装置与方法，能够高灵敏、远距离、实时监测光纤的位置变化，该装置也能够对其位置进行校正。光源光出射端连接被测单模光纤光输入端，被测单模光纤与设有微位移SPR传感探针的渐变多模光纤通过光纤夹具固定于三维微位移平台且两端面正对，渐变多模光纤光出射端连接至光谱仪接收端。光经被测单模光纤传入渐变多模光纤至SPR传感探针时发生SPR现象，若被测单模光纤位置发生微位移，渐变多模光纤中光的传输轨迹改变，SPR入射角与共振波谷位置改变，实现微位移传感，标记被测单模光纤的基准传感光谱，汇总不同微位移时的传感参考谱。校正微位移时，通过对比传感参考谱，调节三维微位移平台使得传感光谱与基准光谱重合即可。

技术领域

本发明涉及的是一种位移传感技术，更具体的说是一种光纤微位移传感及校正装置与方法。

背景技术

光纤作为现代社会中一种重要的信息传输媒介，在人们的生活中起着举足轻重的作用。由于其电绝缘性好、高温高压、耐氧化、可在易燃易爆、学性质稳定、有毒等环境条件下能够工作的优点，已经成为通信、监测和医学等方面不可或缺的部分。

光纤表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)传感器主要是对外界环境某一物理量的变化进行感知与传输，物理量可以为温度、液体折射率、压力等，该技术在生物、医学、传感等领域的得到了广泛应用。20世纪初的1902年，由Wood R.W教授偶然间发现了表面等离子体波，为光纤表面等离子体共振传感器的研究拉开了帷幕，目前国内的光纤SPR传感技术还处于实验室阶段。SPR现象的影响因素包括SPR入射角度，金膜厚度等，本发明以在线传输式SPR传感器作为基础。

光纤微位移传感器主要用于传感光纤在使用过程中产生的微位移。目前，常用的光纤微位移传感器有多种类型，如布拉格光栅型、反射式强度调制型、长周期光栅型、Fabry-Peort干涉型和Michelson干涉型等。其中，布拉格光栅型和长周期光栅型光纤微位移传感器都以共振波长为传感信号，排除了光强起伏的干扰，具有较高的可靠性和稳定性；反射式强度调制型光纤微位移传感器的传感信号取决于发射光和接收光的强度；但上述的光纤微位移传感器的制作需要精密和昂贵的专业设备，制作成本高，制作程序复杂；目前还没有研究表明能够对光纤的位置进行校正，本发明成本低，易操作，不仅实现了对于光纤位置的微位移传感，同时实现了对光纤位置的校正。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种光纤微位移传感及校正装置与方法，能够高灵敏度、远距离、实时检测光纤位置的变化情况，从而进行校正，增强了光纤的可控性，操作简单易实现，解决了在指定光纤出射光的位置的情况下，由光纤尺寸小造成的光纤的微小偏移不易发现及校正的问题。

为解决上述技术问题，一种光纤微位移传感及校正装置，由光源、三维微位移平台、光纤夹具、微位移SPR传感探针、渐变多模光纤和光谱仪组成；

光源为光谱宽度450nm—1100nm的超连续谱光源，用于产生激发SPR现象的激发光；三维微位移平台调节精度为1μm，用于固定及调节被测单模光纤；微位移SPR传感探针用于产生SPR现象的传感光谱；渐变多模光纤用于识别被测单模光纤的光出射端产生的微位移，同时传输传感光谱；光谱仪光谱宽度450nm—1100nm，用于接收检测微位移的SPR现象的传感光谱；

光源的光出射端与被测单模光纤的接收端连接，被测单模光纤的光出射端与渐变多模光纤的光接收端通过光纤夹具固定于三维微位移平台上，被测单模光纤的光出射端通过三维微位移平台的调节与渐变多模光纤的光接收端正对，渐变多模光纤上载有微位移SPR传感探针，渐变多模光纤的光出射端连接至光谱仪的光谱接收端，通过该装置可以实现光纤微位移传感与光纤微位移校正。

作为本发明的进一步优化，本发明一种光纤微位移传感及校正装置所述的三维微位移平台有X,Y,Z三个轴向调节方向，其X,Y,Z三个轴向的行程均为20mm，其X,Y,Z三个轴向的最小步距离均为7nm。