[发明专利]基于游标效应的光纤光栅温度传感器和传感装置

说明书

本发明提供一种基于游标效应的光纤光栅温度传感器和传感装置；光纤光栅温度传感器包括光纤，在光纤内包括级联的第一区域和第二区域，第一区域设置有两个布拉格光纤光栅结构作为谐振腔从而构成FBG‑FP腔，第二区域设置有两个长周期光纤光栅结构从而构成双长周期光纤光栅结构，FBG‑FP腔与双长周期光纤光栅结构进行级联产生游标效应；FBG‑FP腔与长周期光纤光栅结构通过至少两种级联方式，使得FBG‑FP腔与长周期光纤光栅结构产生低灵敏度的结构和高灵敏度的结构；其中低灵敏度的结构作为游标固定部分，高灵敏度的结构作为游标滑动部分。双LPFG结构对比传统的Mach‑Zehnder干涉仪更容易实现，减小测量误差，有更高的分辨率。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体是一种基于游标效应的光纤光栅温度传感器和传感装置。

背景技术

由于某些特殊应用领域对光纤温度传感器灵敏度有了更高要求，研究人员开始将游标效应作为一种增敏手段，从而进一步应用于光学检测中并取得一定的成效。

目前现有技术提出了各种光学游标结构，已经提出包括：FPI、MZI和FSI等的级联结构，但通常两个滤波器具有相同的灵敏度，不利于游标效应的产生。

通过组合两个不同灵敏度的干涉仪使用低灵敏度的干涉仪作为游标固定部分，高灵敏度的干涉仪作为游标滑动部分可以解决这个问题，但作为固定刻度的干涉仪影响仍然存在，且会被游标效应放大。由此，仍存在可解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种用于的光纤光栅温度传感器和传感装置。

为了实现上述目的，在本发明第一方面，提供一种基于游标效应的光纤光栅温度传感器，光纤光栅温度传感器包括光纤，在光纤内包括级联的第一区域和第二区域，第一区域设置有两个布拉格光纤光栅结构作为谐振腔从而构成FBG-FP腔，第二区域设置有两个长周期光纤光栅结构从而构成双长周期光纤光栅结构，FBG-FP腔与双长周期光纤光栅结构进行级联产生游标效应；FBG-FP腔与长周期光纤光栅结构通过至少两种级联方式，使得FBG-FP腔与长周期光纤光栅结构产生低灵敏度的结构和高灵敏度的结构；其中低灵敏度的结构作为游标固定部分，高灵敏度的结构作为游标滑动部分。

在本发明实施例中，两个布拉格光纤光栅结构的结构参数一致且相隔预设的距离以构成FBG-FP腔。

在本发明实施例中，两个布拉格光纤光栅结构为第一布拉格光纤光栅结构和第二布拉格光纤光栅结构，第一布拉格光纤光栅结构和第二布拉格光纤光栅结构的光栅长度为1000μm，光栅周期为0.5358μm，折射率调制深度为0.00015，第一布拉格光纤光栅结构和第二布拉格光纤光栅结构的长度为3000μm。

在本发明实施例中，两个长周期光纤光栅结构为第一长周期光纤光栅和第二长周期光纤光栅，第一长周期光纤光栅和第二长周期光纤光栅的光栅长度为50000μm，光栅周期为670.70882μm，折射率调制深度为0.00015，第一长周期光纤光栅和第二长周期光纤光栅的长度为50000μm。

在本发明实施例中，光纤包括以下的任一者：单模光纤、多模光纤、光子晶体光纤。

在本发明实施例中，光纤为单模光纤，纤芯直径为4.15μm，折射率为1.4492μm,光纤包层直径为58.35μm，折射率为1.4403μm。

在本申请的第二方面，还提供一种基于游标效应的光纤光栅温度传感装置，包括如上述的纤光栅温度传感器，光纤光栅温度传感装置还包括：光信号发射器、光隔离器以及光谱仪；其中，光信号发射器与光隔离器的输入端连接，光隔离器的输出端与光纤光栅温度传感器的输入端连接，光纤光栅温度传感器的输出端与光谱仪连接。

在本发明实施例中，光信号发射器所发射的光信号为波长为800～1800nm的无突变的连续谱激光光源。