[发明专利]一种可实现轴向应变补偿的光纤弯曲传感器

权利要求书

1.一种可实现轴向应变补偿的光纤弯曲传感器，其特征在于：包括：

单模光纤；

第一偏芯光纤，其纤芯与所述单模光纤的纤芯对准后熔接于所述单模光纤的其中一端；

第二偏芯光纤，其纤芯与所述单模光纤的纤芯对准后熔接于所述单模光纤的另外一端，且第一偏芯光纤和第二偏芯光纤的截面在几何上呈正交关系；

两个中心波长不同的FBG，分别对称写入两个熔接点处，位于熔接点两侧的FBG产生不同的反射峰波长；

当传感器弯曲时，所述第一偏芯光纤和所述第二偏芯光纤受到弯曲和轴向应变的共同影响，而所述单模光纤仅受到轴向应变影响，因此位于熔接点两侧的FBG的纤芯折射率和光栅周期将不同，产生不同的反射峰波长，从而等效形成4个FBG；

由于偏芯光纤的纤芯偏离其中性轴，当传感器弯曲时，其纤芯受弯曲和轴向拉力产生的应变而使FBG产生中心波长漂移；而单模光纤的纤芯位于其中性轴上，其纤芯中的FBG仅受轴向应变产生中心波长漂移；因此利用单模光纤中FBG的中心波长漂移量解调出传感器弯曲时所引入的轴向应变，并用于补偿偏芯光纤中FBG在弯曲时引入的轴向应变产生的中心波长漂移，再结合两个正交偏芯光纤补偿后的FBG中心波长漂移量解调出曲率和弯曲方向。

2.根据权利要求1所述的一种可实现轴向应变补偿的光纤弯曲传感器，其特征在于：所述两个中心波长不同的FBG的波长所具有的差异，使得在光纤弯曲时等效形成的四个FBG的反射谱不重叠。

3.根据权利要求1所述的一种可实现轴向应变补偿的光纤弯曲传感器，其特征在于：所述单模光纤的长度应大于其两端写入的FBG长度之和，确保两端的FBG在单模光纤中不重叠；在此基础上，单模光纤长度尽量短以确保两个熔接点处具有相同的曲率。

4.根据权利要求1所述的一种可实现轴向应变补偿的光纤弯曲传感器，其特征在于：偏芯光纤与单模光纤均只支持基模信号传输，且两者的纤芯直径相同。

5.根据权利要求1所述的一种可实现轴向应变补偿的光纤弯曲传感器，其特征在于：FBG的写入方式包括相位掩膜法、飞秒激光直写法或电弧放电制备法在内的任意一种，而熔接点两侧的FBG写入参数应一致。