[发明专利]光纤温度传感器及传感头结构

权利要求书

1.一种光纤温度传感器，其特征在于，所述光纤温度传感器包括宽谱光源、第一光纤耦合器、光谱仪、第一传感干涉计以及第二传感干涉计；其中，所述第一传感干涉计与所述第二传感干涉计具有相反的温度响应；

所述第一传感干涉计对应的第一自由光谱范围与所述第二传感干涉计对应的第二自由光谱范围接近但不相等；

所述第一传感干涉计采用由第二光纤耦合器和偏振光纤构成的Sagnac干涉计，所述第二传感干涉计采用由单模光纤和PDMS腔连接而成的F-P干涉计，所述光纤温度传感器的温度灵敏度S₁₂如下：

其中，

M为常规游标效应的放大因子；

S₁表示Sagnac干涉计的温度灵敏度，其中，B表示双折射系数，ΔB表示温度升高1℃时偏振光纤折射率的变化量，ΔB0；

S₂表示F-P干涉计的温度灵敏度，其中，α表示PDMS的热光系数，λ_m表示干涉谱峰值波长，n表示PDMS的折射率，β为PDMS的热膨胀系数；

所述光纤温度传感器还包括光纤隔离器和衰减器；

所述宽谱光源输出的入射光依次经所述光纤隔离器和所述第一光纤耦合器后分为两路，其中一路进入所述Sagnac干涉计，另一路经所述衰减器进入所述F-P干涉计，通过所述光谱仪获得由所述Sagnac干涉计返回的干涉谱与由所述F-P干涉计返回的干涉谱的叠加结果；

所述第二光纤耦合器的第一端连接至所述第一光纤耦合器，所述偏振光纤连接于所述第二光纤耦合器的第二端和第三端之间，进入所述Sagnac干涉计的入射光在所述偏振光纤内分为偏振方向相互垂直的两束光束，经所述偏振光纤后两光束之间发生干涉，得到的干涉光从所述第二光纤耦合器的第一端输出后再经所述第一光纤耦合器而被光谱仪接收；

进入所述F-P干涉计的入射光的一部分光被所述单模光纤与所述PDMS腔的界面处反射回所述单模光纤，另一部分光透射进入所述PDMS腔后被所述PDMS腔与空气的界面处部分反射回所述单模光纤后，与被所述单模光纤与所述PDMS腔的界面处反射回所述单模光纤的所述一部分光干涉；

其中，所述偏振光纤的长度与所述PDMS腔的轴向长度被设置成：使得所述Sagnac干涉计的第一自由光谱范围与所述F-P干涉计的第二自由光谱范围接近但不相等。

2.根据权利要求1所述的光纤温度传感器，其特征在于，第一自由光谱范围与第二自由光谱范围接近但不相等包括：

第一自由光谱范围与第二自由光谱范围之间的差异部分占第一自由光谱范围与第二自由光谱范围的并集之比大于第一预设值、且小于第二预设值。