[实用新型]一种高效的光栅温度测量仪

说明书

本实用新型公开了一种高效的光栅温度测量仪，包括依次同轴级联熔接的第一单模光纤、第一少模光纤、双芯光纤、第二少模光纤和第二单模光纤，第一少模光纤与双芯光纤之间、双芯光纤与第二少模光纤之间熔接形成光纤拉锥区，双芯光纤的包层处刻有周期性的光栅；其中第一单模光纤与第一少模光纤熔接形成SMF‑FMF结构，第一少模光纤与双芯光纤熔接形成FMF‑TCF结构，双芯光纤与第二少模光纤熔接形成TCF‑FMF结构，第二少模光纤与第二单模光纤熔接形成FMF‑SMF结构，其中光纤拉锥区形成MZI干涉仪结构。该测量仪使用普通模光纤、少模光纤、双芯光纤，其光纤光栅传感器制造工艺简单，便于实际推广运用。

技术领域

本实用新型涉及光纤光栅和传感器技术领域，具体是一种高效的光栅温度测量仪。

背景技术

光纤光栅传感器技术是随着光纤制造、光通信技术和微电子技术不断进步而发展起来的，伴随着5G和WIFI6的技术革新，其光栅传感器技术在信息科学技术领域展现出强大的生命力和广阔的发展前景。光纤光栅传感器较传统的电子和机械式传感器具有光纤的诸多特点：体积小、质量轻、成本低、耐腐蚀、抗电磁干扰等特点外，还具有灵敏度高、易维护、可集成等诸多优点。在其海洋信息获取、生物医学、化工行业、航空航天等领域都具有广泛的实际运用。但是，光纤光栅传感器在测量温度是会受到其它参量的影响，因此研发一种高精度的光纤光栅温度测量仪就显着尤为重要。

2009年，Daru chen等人基于Fabry-Perot的应变和温度传感器，温度分辨率为0.014ºC，但其测量时存在应力与温度交叉敏感的问题。2014年，Shujing Liu等人提出了一种新型光子晶体光纤温度应力折射率传感器，利用飞秒激光刻写长周期光栅，获得温度和应变灵敏度分别为10.5pm/℃和1.86pm/με，但其工艺复杂，不便于实际推广运用。

2018年，公布号为CN108844656A的专利中，公开了一种光纤温度传感探头及解调法。但其传感器制备价格较高、测量精度一般、温度测量范围有限。2021年，公布号为CN113701915A的专利中，公开了一种内嵌空气泡的聚合物填充型光纤温度传感器制备方法。其加工要求精度高、形成结构腔体不稳定、灵敏度受至于PDSMS胶的影响。

实用新型内容

本实用新型的目的在于解决目前现有技术的不足，而提供一种高效的光栅温度测量仪，该测量仪使用普通模光纤、少模光纤、双芯光纤，其光纤光栅传感器制造工艺简单，便于实际推广运用。

实现本实用新型目的的技术方案是：

一种高效的光栅温度测量仪，包括依次同轴级联熔接的第一单模光纤、第一少模光纤、双芯光纤、第二少模光纤和第二单模光纤，第一少模光纤与双芯光纤之间、双芯光纤与第二少模光纤之间熔接成光纤拉锥区，双芯光纤的包层处刻有周期性的光纤光栅；其中第一单模光纤与第一少模光纤熔接形成SMF-FMF结构，第一少模光纤与双芯光纤熔接形成FMF-TCF结构，双芯光纤与第二少模光纤熔接形成TCF-FMF结构，第二少模光纤与第二单模光纤熔接形成FMF-SMF结构，其中光纤拉锥区形成MZI干涉仪结构。

所述的第一单模光纤、第一少模光纤、双芯光纤、第二少模光纤和第二单模光纤，其外直径均为125μm。

所述的第一单模光纤、第二单模光纤和双芯光纤的纤芯半径为4-5μm，第一少模光纤和第二少模光纤的纤芯半径为7-10μm。

所述的双芯光纤，双芯的纤芯折射率和半径不相等，双芯的纤芯距为20-50μm。

所述的光纤拉锥区，拉锥区直径为30-40μm，拉锥长度为120-260μm。

所述的所述的第一单模光纤、第一少模光纤、双芯光纤、第二少模光纤、第二单模光纤和光纤拉锥区，所有光纤包层镀有折射率增敏涂覆层。

所述的周期性光栅，对称式刻写在双芯光纤的包层上。