[发明专利]一种基于嵌入式的多参量柔性光纤荧光传感系统及方法

权利要求书

1.一种基于嵌入式的多参量柔性光纤荧光传感系统，其特征在于，所述系统由激发光源、激发光路、传感单元、信号光路和信号处理模块依次连接构成；

其中，所述激发光源，用于发射激发光；

所述激发光路，用于将所述激发光传输至传感单元；

所述传感单元，用于通过柔性光波导对所述激发光进行荧光吸收和发散传输处理，得到吸收后的激发光和激发荧光；

所述信号光路，用于对所述吸收后的激发光和所述激发荧光进行收集和分离处理，得到应变信号光和温度信号光；

所述信号处理模块，用于对所述应变信号光和所述温度信号光进行光电转换处理，将转换得到的电信号输入嵌入式平台进行数据处理和显示，得到应变值和温度值。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激发光源为单色光半导体激发器或带有带通滤光片的宽带光源。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述激发光路为多模光纤，所述多模光纤的一端与所述激发光源耦合，所述多模光纤的另一端与所述传感单元耦合。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述传感单元包括激发光纤、柔性光波导和多个信号光纤，所述激发光纤的一端与所述激发光路耦合，另一端通过切割处理后与所述柔性光波导进行耦合，所述多个信号光纤交错分布于所述柔性光波导的激发区域内。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号光路包括光纤合束器、信号传输光纤、光纤分束器、应变传感光路和温度传感光路，所述光纤合束器连接所述信号传输光纤，所述信号传输光纤连接所述光纤分束器；所述光纤分束器分别连接所述应变传感光路和所述温度传感光路，所述应变传感光路包括第一滤光片和第一准直器，所述温度传感光路包括第二滤光片和第二准直器。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述信号处理模块包括第一光电探测器、第二光电探测器和嵌入式平台，所述第一光电探测器的输入端与所述应变传感光路连接，所述第二光电探测器的输入端与所述温度传感光路连接，所述嵌入式平台的输入端分别连接所述第一光电探测器的输出端和第二光电探测器的输出端。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述柔性光波导由高分子聚合物包裹荧光染料制备而成。

8.一种基于嵌入式的多参量柔性光纤荧光传感方法，应用于如权利要求1所述的传感系统，其特征在于，所述传感方法包括：

通过激发光源发射激发光，经激发光路传输后，将所述激发光传输至传感单元；

通过所述传感单元中的柔性光波导对所述激发光进行荧光吸收和发散传输处理，得到吸收后的激发光和激发荧光；

通过信号光路对所述吸收后的激发光和所述激发荧光进行收集和分离处理，得到应变信号光和温度信号光；

通过信号处理模块对所述应变信号光和所述温度信号光进行光电转换处理，将转换得到的电信号输入嵌入式平台进行数据处理和显示，得到应变值和温度值。

9.一种传感单元的制备方法，制备得到如权利要求1所述的传感单元，其特征在于，所述制备方法包括：

根据微机械加工制作得到模具；

分别将激发光纤和信号光纤的一端去掉涂覆层和包层，进行切割处理后嵌入所述模具的凹槽中；

按照配比制备高分子聚合物溶剂，并在所述高分子聚合物溶剂中加入荧光染料，通过机械搅拌均匀后得到混合溶剂；

将所述混合溶剂注入所述模具中进行凝固处理，得到柔性光波导；

将所述激发光纤和所述信号光纤与所述柔性光波导外侧耦合处进行点胶固定处理，得到传感单元。

10.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括存储器和处理器；

所述存储器用于存储程序；

所述处理器执行所述程序实现权利要求8中所述的传感方法或权利要求9中所述的制备方法。