本发明涉及光纤传感技术领域，特别涉及一种基于Sagnac环的光纤 F-P温度和应变双参数传感装置。
背景技术：
光纤具有轻巧，灵敏、抗强电磁干扰、抗腐蚀、耐高温、信号衰减小等特点，现在已经被人们广泛应用于传感领域。光纤用于传感，可以组网，易于实现智能化，集信息传输与传感于一体，可有效解决常规检测技术难以完全胜任的测量问题。
温度和应变都是表征物质物理和化学性质的重要参数，温度和应变测量在大型飞行器质量监控、生物医疗、石油探测、桥梁建筑等重要领域有着极其广泛的应用，已经广泛地应用到国民经济的各个领域；但是，复杂的现实环境中存在着各种变量，单一的干涉式光纤传感器对压强和温度两种物理参数都敏感，测量压强或温度时会出现交叉敏感的问题，很难实现压强和温度的同时测量。双参数的实时测量对于真实的现实环境显得尤为重要。
因此，需要一种能够实现对压强和温度的双参数同时实时测量的基于Sagnac环的光纤F-P温度和应变双参数传感装置。
技术实现要素：
为了解决上述技术问题，本发明提供一种基于Sagnac环的光纤F-P 温度和应变双参数传感装置，包括：宽带光源、光纤环形器、光纤F-P 结构、Sagnac环和光纤光谱仪；
所述宽带光源的输出端与光纤环形器的输入端口连接，光纤环形器的第一输出端口与光纤F-P结构的一端连接，光纤环形器的第二输出端口与光纤光谱仪连接，Sagnac环与光纤F-P结构的另一端相连；
优选地，所述Sagnac环还包括耦合器和一段保偏光纤，所述光纤F-P 结构与耦合器的输入端连接，耦合器的输出端两个端口分别连接保偏光纤的两端。
本发明装置通过在光纤F-P后面接一个Sagnac环，利用光纤F-P结构和保偏Sagnac环的对温度和应变不同相应特性，实现对温度和应变双参数的同时测量。具体流程如下：
所述宽带光源发出的信号光通过环形器进入到光纤F-P结构中，所述光纤F-P结构对所述信号光进行调制，产生干涉波。
其中，光纤F-P谐振波长的变化随温度和应变变化成线性的关系为：
Δλ1＝K1，T*ΔT+K1，ε*Δε (1)
K1，T表示光纤F-P的谐振波长随温度变化的变化系数，K1，ε表示光纤F-P的谐振波长随应变变化的变化系数，Δλ1表示谐振波长的漂移量，ΔT和Δε分别表示温度和应变的改变量。
从光纤F-P结构出来的光经过保偏光纤Sagnac环产生的光程差，可发生干涉。其中，干涉产生的干涉峰会随着温度和应变的变化产生漂移：
Δλ2＝K2，TΔT+K2，εΔε (2)
K2，T表示Sagnac环的干涉峰漂移量随温度的变化系数，K2，ε表示 Sagnac环的干涉峰漂移量随应变变化的变化系数，Δλ2表示Sagnac环的干涉峰漂移量。光纤环形器的第二输出端口与光纤光谱仪连接，测得光纤F-P干涉波长的漂移量Δλ1和Sagnac环产生干涉峰的漂移量Δλ2，就可以由公式(1)和(2)求出各个系数。
本发明还提供一种光纤F-P结构的制备方法，所述光纤F-P结构为利用氢氟酸腐蚀法制备得到，包括以下步骤：
步骤一：采用单模光纤，除去光纤端面的涂覆层，并将光纤端面切平，固定在光纤夹具上；
步骤二：将切平的光纤端面伸入40％氢氟酸溶液中，得到凹槽，
步骤三：将腐蚀处理后的光纤放置在蒸馏水中浸泡，再放到超声清洗机中清洗，除去光纤端面腐蚀槽中残留的氢氟酸；
步骤四：利用光纤熔接机将上述光纤凹槽与另一根端面切平的单模光纤进行熔接，形成F-P结构，进而得到全单模光纤F-P传感器。
相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：
1、利用光纤F-P后面接Sagnac环的结构特点，实现了反射型检测。
2、利用光纤F-P和保偏光纤Sagnac环对温度和应变有不同的响应函数，解决了温度和折射率之间串扰的问题，实现了同时测量温度和应变。
3、测量简单、方便、快捷、灵敏性高，实用性高；可适用于航空、医疗、生物、化学等领域的远程测量。
应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。
附图说明
参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：
图1示出了本发明的基于Sagnac环的光纤F-P温度和应变双参数传感装置的结构示意图。
图2示出了本发明的基于Sagnac环的光纤F-P温度和应变双参数传感装置可能出现的反射谱图。
图3示出了本发明的传感装置中Sagnac环的温度特性曲线。
图4示出了本发明的传感装置中光纤F-P结构的应变特性曲线。
图5示出了本发明的传感装置中Sagnac环的应变特性曲线。
具体实施方式
通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。
参见图1，本发明提供一种基于Sagnac环的光纤F-P温度和应变双参数传感装置，包括：宽带光源、光纤环形器、光纤F-P结构、Sagnac环和光纤光谱仪；所述宽带光源的输出端与光纤环形器的输入端口连接，光纤环形器的第一输出端口与光纤F-P结构的一端连接，光纤环形器的第二输出端口与光纤光谱仪连接，Sagnac环与光纤F-P结构的另一端相连，如图1所示。
具体地，所述Sagnac环还包括耦合器和一段保偏光纤，所述光纤F-P 结构与耦合器的输入端连接，耦合器的输出端两个端口分别连接保偏光纤的两端。本发明装置通过在光纤F-P后面接一个Sagnac环，利用光纤 F-P结构和保偏Sagnac环的对温度和应变不同相应特性，实现对温度和应变双参数的同时测量。
进一步地，所述宽带光源发出的信号光通过环形器进入到光纤F-P 结构中，所述光纤F-P结构对所述信号光进行调制，产生干涉波。
其中，光纤F-P谐振波长的变化随温度和应变变化成线性的关系为：
Δλ1＝K1，T*ΔT+K1，ε*Δε (1)
K1，T表示光纤F-P的谐振波长随温度变化的变化系数，K1，ε表示光纤F-P的谐振波长随应变变化的变化系数，Δλ1表示谐振波长的漂移量，ΔT和Δε分别表示温度和应变的改变量。
从光纤F-P结构出来的光经过保偏光纤Sagnac环产生的光程差，可发生干涉。其中，干涉产生的干涉峰会随着温度和应变的变化产生漂移：
Δλ2＝K2，TΔT+K2，εΔε (2)
K2，T表示Sagnac环的干涉峰漂移量随温度的变化系数，K2，ε表示 Sagnac环的干涉峰漂移量随应变变化的变化系数，Δλ2表示Sagnac环的干涉峰漂移量。光纤环形器的第二输出端口与光纤光谱仪连接，测得光纤F-P干涉波长的漂移量Δλ1和Sagnac环产生干涉峰的漂移量Δλ2，就可以由公式(1)和(2)求出各个系数。
参见图2，由于验证过单独的光纤F-P结构对温度不敏感，K1，T＝0，因此通过拟合图2的每个小峰中部点得到F-P光谱图，通过测量其波谷随应变变化的关系，求出K1.ε，根据细峰测量得到K2，T，K2.ε。
本发明还提供一种光纤F-P结构的制备方法，所述光纤F-P结构为利用氢氟酸腐蚀法制备得到，包括以下步骤：
步骤一：采用单模光纤，除去光纤端面的涂覆层，并将光纤端面切平，固定在光纤夹具上；
步骤二：将切平的光纤端面伸入40％氢氟酸溶液中，得到凹槽，
步骤三：将腐蚀处理后的光纤放置在蒸馏水中浸泡，再放到超声清洗机中清洗，除去光纤端面腐蚀槽中残留的氢氟酸；
步骤四：利用光纤熔接机将上述光纤凹槽与另一根端面切平的单模光纤进行熔接，形成F-P结构，进而得到全单模光纤F-P传感器。
本发明利用光纤F-P后面接Sagnac环的结构特点，实现了反射型检测；利用光纤F-P和保偏光纤Sagnac环对温度和应变有不同的响应函数，解决了温度和折射率之间串扰的问题，实现了同时测量温度和应变。本发明测量简单、方便、快捷、灵敏性高，实用性高；可适用于航空、医疗、生物、化学等领域的远程测量。
结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。