一种基于fbg的膜片式低精细度f-p光纤声压传感器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种F-P压力传感器，具体涉及一种基于FBG的膜片式低精细度F-P光纤声压传感器，属于光纤传感器技术领域。
【背景技术】
[0002]光纤传感器技术是随着光纤的发展和光纤通信而慢慢形成的一门新兴技术。它是以光作为载体，并且以光纤作为传输介质，对被测参数实现传感。
[0003]传统的膜片式非本征型F-P传感器在光纤端面镀上一层高反射膜，作为一个高反射镜，敏感膜片作为另一个反射镜，两个反射镜组成F-P腔，当外界因素作用于敏感膜片时，膜片振动会引起腔长变化，通过解调这种变化可以实现对外界信号的干涉测量。传统的膜片式非本征的F-P传感器腔长较短，干涉腔的微小加工误差对解调结果影响很大，因此干涉腔腔长的加工重复性难度较大；当环境温度变化时，会引起干涉腔腔长的缓慢变化，使解调结果稳定度和精度变差；波长漂移等干扰因素也会影响传统的膜片式非本征型F-P传感器的解调精度和稳定度；传统的膜片式非本征的F-P传感器在组装时要求两个反射镜平行，因此组装困难。
【发明内容】
[0004]在下文中给出了关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。
[0005]鉴于此，根据本发明的一个方面，提供了一种基于FBG的膜片式低精细度F-P光纤声压传感器，以克服上述传统的膜片式非本征的F-P传感器缺点。
[0006]本发明提出的一种基于FBG的膜片式低精细度F-P光纤声压传感器，包括写入光纤内的FBG，套筒，敏感膜片，光纤，套筒用于将敏感膜片固定在光纤端面的正前方；FBG和敏感膜片作为两个反射镜构成F-P腔，F-P腔的干涉腔包括FBG到敏感膜片的光纤和空气腔。
[0007]本发明的传感器对温度变化和激光器波长缓慢漂移不敏感。
[0008]本发明的传感器干涉腔的腔长加工重复性好。
[0009]本发明的传感器干涉腔的反射镜平行度高。
[0010]对上述的一种基于FBG的膜片式低精细度F-P光纤声压传感器具体优化设计，所述的FBG距离光纤端面6米，敏感膜片距离光纤端面为微米量级。
[0011]对上述的一种基于FBG的膜片式低精细度F-P光纤声压传感器具体优化设计，所述的光纤端面有一个倾角。如此设置，避免在空气腔发生自干涉。
[0012]对上述的一种基于FBG的膜片式低精细度F-P光纤声压传感器具体优化设计，所述的FBG的反射率在2%至10%之间。
[0013]对上述的一种基于FBG的膜片式低精细度F-P光纤声压传感器具体优化设计，所述的光纤端面与敏感膜片之间的距离可调整。通过控制光纤端面与敏感膜片之间的距离使得敏感膜片的有效反射率与FBG的反射率接近，此时具有最好的干涉效果。
[0014]对上述的一种基于FBG的膜片式低精细度F-P光纤声压传感器具体优化设计，所述的敏感膜片的厚度100纳米至10微米，直径大小为150纳米至2.5毫米。
[0015]对上述的一种基于FBG的膜片式低精细度F-P光纤声压传感器具体优化设计，传感器的输出信号采用PGC相位解调系统进行信号解调。
[0016]本发明所达到的效果为:
[0017]本发明提供了一种基于FBG的膜片式低精细度F-P光纤声压传感器，输出信号采用相位方法进行解调。该传感器采用敏感膜片测量外界声压，腔长较长，干涉腔的腔长加工重复性好，对温度变化和激光波长的缓慢漂移不敏感，且其反射镜易于进行组装，平行度高，解调结果具有较好的精度和稳定度。
【附图说明】
[0018]图1是本发明一种基于FBG的膜片式低精细度F-P光纤声压传感器具体实施的截面示意图；
[0019]图2是本发明一种基于FBG的膜片式低精细度F-P光纤声压传感器采用相位解调方法的解调系统示意图；
[0020]图中:1FBG、2套筒、3敏感膜片、4光纤、5光纤端面、6PGC相位解调模块、7环形器、8A/D转换器、9光电转换器。
【具体实施方式】
[0021]在下文中将结合附图对本发明的示范性实施例进行描述。为了清楚和简明起见，在说明书中并未描述实际实施方式的所有特征。然而，应该了解，在开发任何这种实际实施例的过程中必须做出很多特定于实施方式的决定，以便实现开发人员的具体目标，例如，符合与系统及业务相关的那些限制条件，并且这些限制条件可能会随着实施方式的不同而有所改变。此外，还应该了解，虽然开发工作有可能是非常复杂和费时的，但对得益于本发明公开内容的本领域技术人员来说，这种开发工作仅仅是例行的任务。
[0022]在此，还需要说明的一点是，为了避免因不必要的细节而模糊了本发明，在附图中仅仅示出了与根据本发明的方案密切相关的装置结构和/或处理步骤，而省略了与本发明关系不大的其他细节。
[0023]本发明的实施例提供了一种基于FBG的膜片式低精细度F-P光纤声压传感器，采用PGC相位解调系统进行信号解调。传感器结构示意图如图1所示，PGC相位解调系统如图2所示。该光纤传感器包括写入光纤4内部的FBG1，位于套筒2端面且正对于光纤端面5的敏感膜片3，光纤4，光纤端面5，套筒2。所述的FBG1，距离光纤端面5为6米，FBGl构成了光纤传感器的一个反射镜；所述的敏感膜片3，距离光纤端面5为毫米量级，构成了光纤传感器的另一个反射镜，通过控制空气腔的长度可以改变敏感膜片3的反射率；所述的光纤端面5有一个倾角，由于倾角的存在，可以避免光纤端面与敏感膜片发生干涉；所述的套筒2用于固定敏感膜片3和光纤4的位置。
[0024]本实施例的基于FBG的膜片式光纤传感器，所述的PGC相位解调系统如图2所示。具体为:光源发出的光线经环形器7后首先进入光纤传感器发生干涉，干涉光再经环形器7进入光电转换器9，电信号经A/D 8采集后接入PGC相位解调模块6。PGC相位解调灵敏度高，抗干扰能力强，同时使光纤传感器对温度变化和波长漂移等缓变因素不敏感。
[0025]虽然本发明所揭示的实施方式如上，但其内容只是为了便于理解本发明的技术方案而采用的实施方式，并非用于限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭示的核心技术方案的前提下，可以在实施的形式和细节上做任何修改与变化，但本发明所限定的保护范围，仍须以所附的权利要求书限定的范围为准。
【主权项】
1.一种基于FBG的膜片式低精细度F-P光纤声压传感器，其特征在于:包括写入光纤(4)内的FBG(I)，套筒(2)，敏感膜片(3)，光纤(4)，套筒(2)用于将敏感膜片(3)固定在光纤端面(5)的正前方；FBG(1)和敏感膜片(3)作为两个反射镜构成F-P腔，F-P腔的干涉腔包括FBG(I)到敏感膜片(3)的光纤和空气腔。2.根据权利要求1所述的一种基于FBG的膜片式低精细度F-P光纤声压传感器，其特征在于:所述的FBG(I)距离光纤端面(5)6米，敏感膜片(3)距离光纤端面(5)为微米量级。3.根据权利要求1所述的一种基于FBG的膜片式低精细度F-P光纤声压传感器，其特征在于:所述的光纤端面(5)有一个倾角。4.根据权利要求1、2或3所述的一种基于FBG的膜片式低精细度F-P光纤声压传感器，其特征在于:所述的FBG(I)的反射率在2%至10%之间。5.根据权利要求4所述的一种基于FBG的膜片式低精细度F-P光纤声压传感器，其特征在于:所述的光纤端面(5)与敏感膜片(3)之间的距离可调整。6.根据权利要求5所述的一种基于FBG的膜片式低精细度F-P光纤声压传感器，其特征在于:所述的敏感膜片(3)的厚度100纳米至10微米，直径大小为150纳米至2.5毫米。7.根据权利要求1所述的一种基于FBG的膜片式低精细度F-P光纤声压传感器，其特征在于:传感器的输出信号采用PGC相位解调系统进行信号解调。
【专利摘要】一种基于FBG的膜片式低精细度F-P光纤声压传感器，属于光纤传感器技术领域。本发明为了解决传统F-P光纤声压传感器存在的缺陷。包括写入光纤内的低反射率FBG，套筒，在套筒端面的敏感膜片，光纤；FBG和敏感膜片构成F-P腔的一对反射镜，光纤和光纤端面至敏感膜片的空气腔共同组成了F-P传感器的干涉腔，干涉腔的腔长加工重复性好，且干涉腔的两反射镜平行度高；通过控制光纤出射端面与敏感膜片间的距离使得膜片的有效反射率与FBG的反射率接近相同；传感器采用PGC解调技术，对温度和激光波长漂移等缓变因素具有很强的抗干扰能力。
【IPC分类】G01H9/00
【公开号】CN105181112
【申请号】CN201510696186
【发明人】金鹏, 刘欢, 刘彬, 林杰
【申请人】哈尔滨工业大学
【公开日】2015年12月23日
【申请日】2015年10月22日