[发明专利]一种光纤聚合物微腔压力传感器及制备方法有效

专利信息
申请号: 202110499762.0 申请日: 2021-05-08
公开(公告)号: CN113310609B 公开(公告)日: 2023-03-24
发明(设计)人: 马军;范恩菠;关柏鸥 申请(专利权)人: 暨南大学
主分类号: G01L1/24 分类号: G01L1/24;G01L11/02;B05D7/24;B05D3/00;B05D3/06
代理公司: 广州市华学知识产权代理有限公司 44245 代理人: 詹丽红
地址: 510632 广东*** 国省代码: 广东;44
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摘要:
搜索关键词: 一种 光纤 聚合物 压力传感器 制备 方法
【说明书】:

发明公开了一种光纤聚合物微腔压力传感器及制备方法,该光纤聚合物微腔压力传感器中光纤一端的端面上设有凹陷,凹陷与空气之间设有微气腔,加热激光由光纤另一端射入至设有凹陷的光纤端面,在凹陷端面滴有紫外胶。本发明中公开的光纤聚合物微腔压力传感器的制备方法通过加热激光改变光纤端面的紫外胶的几何参数,可灵活控制紫外胶厚度以及微气腔长度,调控传感器压力敏感特性,提升传感器性能与适用性,可满足不同应用场合对压力、声波、超声波检测的需要。

技术领域

本发明涉及光纤压力传感器技术领域,具体涉及一种光纤聚合物微腔压力传感器及制备方法。

背景技术

光纤压力传感是以光为载体、光纤为媒介,感知和传输外界压力信号,具有体积小、重量轻、电绝缘性强、抗电磁干扰等优点。同时,该传感器可以承受高温、高压以及强烈的冲击与振动等极端条件,可用于易燃易爆、高温和高压等环境中的压力检测。

光纤法布里-珀罗传感器是一种新型传感器,通过在光纤内做出两个高反射膜层,形成一个具有一定尺寸的F-P腔,当光束经过此F-P腔时,发生透射和反射的多光束干涉,反射回来的干涉信号携带了腔长的变化信息。所以,当外界参量发生变化时,导致F-P腔腔长产生相应的变化,从而改变干涉信号,因此实现了传感。目前大部分膜片式光纤法布里-珀罗传感器结构制作涉及向微小的光纤端面转移微米甚至纳米厚度的膜片,过程复杂且工艺要求较高,并且传感器如腔长、膜厚等参数的重复性也难以保证。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的光纤法布里-珀罗传感器结构制作涉及向微小的光纤端面转移微米甚至纳米厚度的膜片,过程复杂且工艺要求较高,并且传感器如腔长、膜厚等参数的重复性也难以保证的问题,提供一种光纤聚合物微腔压力传感器及制备方法。

本发明的第一个目的可以通过采取如下技术方案达到:

一种光纤聚合物微腔压力传感器,所述聚合物微腔压力传感器包括光纤1和空心圆柱结构5,所述光纤1与空心圆柱结构5熔接形成光纤-空心圆柱结构微结构,所述光纤1一端的端面上设有凹陷,凹陷与空气之间设有微气腔2,所述微气腔2在空心圆柱结构5内部,在光纤1一端的端面凹陷处滴有紫外胶4,所述紫外胶4通过固化形成聚合物薄膜,所述光纤1的端面与聚合物薄膜界面分别构成法布里-珀罗腔的两个反射面。

进一步地,所述光纤-空心圆柱结构微结构端面镀有金膜。

进一步地,所述光纤1在设有凹陷一端的端面上镀有光吸收介质,用于吸收光并产热,光吸收介质是金属膜或碳纳米材料,厚度在1-4nm之间。

进一步地,加热激光由所述光纤1另一端射入至设有凹陷的光纤端面,通过加热激光改变光纤端面的紫外胶4的几何参数,控制紫外胶4的厚度以及微气腔2的长度。

本发明的第二个目的可以通过采取如下技术方案达到:

一种光纤聚合物微腔压力传感器的制备方法,所述制备方法过程如下:

S1、将光纤1与空心圆柱结构5熔接形成光纤-空心圆柱结构微结构;

S2、在所述光纤1一端的端面上加工凹陷;

S3、在所述光纤-空心圆柱结构微结构端面镀金膜;

S4、在光纤1一端的凹陷处涂装紫外胶4;

S5、利用光源发射加热激光,加热激光由光纤1另一端射入至设有凹陷的光纤端面,调节所述加热激光的功率改变所述紫外胶的厚度;

S6、利用紫外灯照射紫外胶使其固化形成聚合物薄膜。

进一步地,所述步骤S2中光纤1一端的端面上加工凹陷的过程如下:

在光纤1一端的端面通过电弧放电熔接一段毛细管或空心光纤;或将光纤1一端的端面插入内径大于光纤外径的毛细管或陶瓷芯,然后采用胶封或激光焊接方法固定。

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