1 西安石油大学 理学院, 西安710065
2 西北大学 物理系, 西安 710069
在色散补偿光纤上刻写光栅, 形成全光纤复合传感结构, 将干涉结构和光栅结构集成在同一段光纤内.分析了干涉包层模式和布拉格谐振峰对纵向拉力以及温度的响应机理.通过监测包层模式和布拉格谐振峰的波长漂移量, 建立矩阵方程, 实现对纵向拉力和温度双参量的同时测量.实验结果表明, 包层模式和布拉格谐振峰对温度的响应灵敏度分别为49.4 pm/℃和11.0 pm/℃, 包层模式对纵向拉力的响应灵敏度为1.05 pm/με, 布拉格谐振模式对纵向拉力的响应灵敏度为0.651 pm/με, 且这四个参数均表现出良好的线性度.该传感器结构采用低阶包层模式和纤芯基模模式, 对外界环境折射率不敏感, 能较好地应用于纵向拉力和温度的同时测量中.
光纤传感 光纤布拉格光栅 全光纤拉力传感器 全光纤温度传感器 双参量测量 Fiber optics sensors Fiber Bragg grating All-fiber strain sensor All-fiber temperature sensor Double-parameter-measurement
1 西安石油大学 理学院 光电油气测井与检测教育部重点实验室, 西安 710065
2 西北大学 物理系, 西安 710069
提出并制作了一种基于多芯光纤与单模光纤错位构成的马赫-曾德尔干涉仪, 将其与光纤布喇格光栅级联, 形成的全光纤传感系统可实现横向压力和温度双参量同时测量.马赫-曾德尔干涉仪是利用多芯光纤和单模光纤的模场不匹配而发生模间干涉, 当外界横向压力直接作用在多芯光纤内部光场, 干涉仪具有较高的灵敏度.实验结果表明: 马赫-曾德尔干涉仪压力灵敏度为28.57 nm/(N·mm-1), 线性度为0.997, 而光纤布喇格光栅在一定范围内对压力变化不敏感; 马赫-曾德干涉仪和光纤布喇格光栅对温度变化都具有较高的线性度, 温度灵敏度分别为56.1 pm/℃和11.3 pm/℃.对于分辨率为0.02 nm的光谱仪, 传感器可实现的压力和温度测量分辨率分别为7.0×10-4N/mm和0.03℃.马赫-曾德尔干涉仪的透射谱和光纤布拉光栅的谐振峰对横向压力和温度的变化有不同的光谱响应, 利用光谱仪对传感器的透射谱实时监测, 方便地实现了压力与温度双参量的测量.该传感器结构简单, 灵敏度高, 可用于不同领域的压力传感.
光纤传感 多芯光纤 全光纤压力传感器 光纤马赫-曾德尔干涉仪 光纤布喇格光栅 双参量测量 Fiber optics sensors Multi-core fiber All-fiber pressure sensor Optical fiber Mach-Zehnder interferometer Fiber Bragg grating Double-parameter-measurement
