作者单位
摘要
中北大学 仪器与电子学院 省部共建动态测试技术国家重点实验室, 山西 太原 030051
结构健康监测、医疗诊断分析、气压检测以及**工程应用等领域对压力的高灵敏度探测要求越来越高。光纤传感器由于其体积小、灵敏度高及抗电磁干扰等优点被广泛应用于压力测量。针对石英材料的杨氏模量较高,传统实芯光纤压力传感器的受压变形量较小,导致测量灵敏度很难提高。文章提出了一种基于游标效应的双Sagnac干涉环式光纤压力传感器。传感器由保偏光子晶体光纤(Polarization Maintaining Fiber, PM-PCF)作为敏感单元实现Sagnac干涉并通过不同PCF长度实现针对压力增敏特性的游标效应。传感器分别采用在单模光纤中嵌入PM-PCF形成传感器的参考单元和压力敏感单元,并对Sagnac环的感压部分进行封装,通过实验对并联型Sagnac环压力传感器的压力特性进行研究。实验结果表明在压力范围为0~2.4MPa内,压力传感器最大灵敏度为-54.491nm/MPa,分辨率为0.367kPa。相比无游标效应的Sagnac环压力传感器,其压力灵敏度放大了16.7倍。此外,传感器具有制造简单、结构坚固、运行稳定的优点,为高灵敏度压力传感器提供了一种替代设计方案。
保偏光子晶体光纤 萨格纳克干涉 游标效应 光纤压力传感器 polarization-maintaining photonic crystal fiber sagnac interference vernier effect fiber optic pressure sensor 
光学技术
2023, 49(3): 305
江毅 1,2,*张雨彤 1,2,3邓辉 1,2
作者单位
摘要
1 北京理工大学光电学院,北京 100081
2 信息光子技术工业和信息化部重点实验室,北京 100081
3 包头师范学院物理科学与技术学院,内蒙古 包头 014030
提出了一种高温大量程的蓝宝石法布里-珀罗(F-P)干涉仪压力传感器。传感器由三层蓝宝石晶片直接键合而成,包括蓝宝石衬底、带通孔的蓝宝石晶片和感压蓝宝石晶片。飞秒激光用于在蓝宝石晶片的中心刻蚀通孔,并粗糙化感压蓝宝石晶片的外表面。利用蓝宝石晶片抛光面作为F-P腔的反射面,有助于降低解调出的光学腔长波动,提高压力分辨率。提出的传感器在室温、0~30 MPa的高压力范围内光学腔长随压力线性变化,压力灵敏度为0.1253 μm/MPa,相对分辨率达到0.04% FS(full scale,全量程),且能在700 ℃下稳定工作。
光纤光学 光纤压力传感器 非本征法布里-珀罗干涉仪 蓝宝石晶片 飞秒激光微加工 大压力量程 
光学学报
2023, 43(15): 1506001
作者单位
摘要
1 武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室, 湖北 武汉 430070
2 武汉理工大学材料复合新技术国家重点实验室, 湖北 武汉 430070
介绍了一种制作在光纤端头的超微型Fizeau腔水下激波压力传感器,给出了传感器的基本理论和制作工艺;采用被动零差解调技术对该光纤Fizeau腔在冲击压力波作用下的瞬态速变干涉相位进行解调;采用活塞式压力计和聚焦式电磁冲击波源进行静态和动态定标实验。在0~60 MPa压力量程范围内,系统的定标结果如下:满量程时的线性度、重复性、回程误差和基本误差分别为3.26%、0.01153%、0.07%和3.407%,动态响应时间小于0.75 μs。
传感器 光纤压力传感器 光纤Fizeau腔 高频响动态压力 超微型压力探针 
光学学报
2019, 39(2): 0212010
葛益娴 1,2,3,*赵伟绩 3张鹏 3
作者单位
摘要
1 南京信息工程大学 江苏省大气环境与装备技术协同创新中心, 南京 210044
2 南京信息工程大学 江苏省气象探测与信息处理重点实验室, 南京 210044
3 南京信息工程大学 电子与信息工程学院, 南京 210044
提出了一种新型结构的法布里-珀罗(F-P)腔光纤压力传感器。该传感器基于法布里-珀罗多光束干涉, 利用压力敏感膜的纵向挠度变化带动位移柱的横向位移运动来改变F-P腔的腔长变化。详细阐述了传感器新结构的设计方法及其工作原理, 分析了不同参数对传感器性能的影响。采用ANSYS软件仿真模拟了传感器压力敏感膜在压力作用下的挠度变化。结合现有的MEMS工艺, 可制作出工艺简单、温度系数低、灵敏度高, 且抗电磁干扰的MEMS光纤压力传感器。
光纤压力传感器 MEMS工艺 法布里-珀罗干涉 ANSYS仿真 optical fiber pressure sensor MEMS technology Fabry-Perot interferometry ANSYS simulation 
半导体光电
2017, 38(6): 788
作者单位
摘要
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 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 
光子学报
2017, 46(1): 0106002
作者单位
摘要
长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130022
针对运输管道埋设于土壤中面临的泄漏或堵塞点难发现、难定位的问题,结合光纤压力传感器高灵敏度、高抗干扰的特性,设计了一种基于光纤压力传感器的管道监控系统。系统采用包覆有合适热膨胀系数材料的单模光纤组成的偏振型压力传感器,能很好地克服外界环境温度扰动;采用模块化设计的压力敏感探头以20 m间距均布于管线上,形成信号点阵列源;结合点阵列数据重构与“插值定位算法”确定故障点的位置。结果表明:该系统的光纤压力传感器可有效克服温度变化对传感测量的不良影响,5.5 km范围内对故障点的定位精度在±1 m内。
光纤压力传感器 模块化 插值定位算法 fiber optic pressure sensor modular interpolation positioning algorithm 
红外与激光工程
2015, 44(11): 3343
作者单位
摘要
1 中国科学院半导体研究所, 北京 100083
2 石家庄铁道大学 大型结构健康诊断与控制研究所, 石家庄 050043
研究了一种用于颅内压测量的膜片式光纤法布里-珀罗压力传感器。外玻璃管和用于光纤准直的内玻璃管采用UV胶粘接, 构成空气腔。在空气腔的一端粘接石英膜片, 另一端插入多模光纤, 石英膜片和光纤端面的两个反射面构成法珀干涉腔。制作了两种不同尺寸的传感器, 在0~25kPa的压力测量范围内, 灵敏度高达39.2nm/kPa, 压强测量分辨率为133Pa, 线性拟合度为99.9%, 具备生物兼容性, 满足人体颅内压测量的需求。与商用的颅内压测量传感器相比, 该传感器制作方法简单、成本低廉。
法布里-珀罗 颅内压 生物兼容 光纤压力传感器 Fabry-Perot intracranial pressure biomedical fiber optic pressure sensor 
半导体光电
2015, 36(1): 52
作者单位
摘要
天津大学精密仪器与光电子工程学院,光电信息技术教育部重点实验室,天津大学光纤传感研究所,天津 300072
针对光纤法布里-珀罗(F-P)压力传感器,建立了考虑热应力和残余气压的F-P腔长变化模型,进行了热应力和残余气压对传感器温度性能影响的理论分析。分析表明,热应力和残余气压的引入使F-P 腔长改变量与温度的线性关系发生了变化,在外界施加100 kPa 压力,当腔内残余气压小于0.87 kPa 时,热应力起主要影响作用;当腔内残余气压大于0.87 kPa时,残余气压起主要影响作用。制作了三种不同残余气压的光纤F-P 压力传感器,在-20 ℃~70 ℃温度范围进行了实验研究,结果显示测量的腔长及其温度灵敏度随温度变化关系与理论分析基本一致。
传感器 光纤压力传感器 热应力 残余气压 
光学学报
2015, 35(3): 0328005
作者单位
摘要
南京师范大学物理科学与技术学院江苏省光电技术重点实验室, 江苏 南京 210046
主要提出了一种利用SU-8光刻胶形成高深宽比结构的新型压力传感器。为了解决传统压力传感器测量范围受限的问题,通过特定的结构设计,实现敏感膜形变量与法布里珀罗(F-P)腔长变化量的分离且相关的关系。该传感器基于F-P干涉原理和相位解调理论测量压力。通过仿真逐一确定了结构参数,在半径为1500 μm,厚度为100 μm的硅圆膜上,利用SU-8光刻胶形成一个边长100 μm,高400 μm的位移柱作为压力传感器的主要感应部件,通过敏感膜受力形变带动位移柱倾斜,以此改变F-P腔的腔长。结构模型的灵敏度通过仿真测得为2.606 μm/MPa。以此为指导进行了基本的工艺实验,明确了主要的工艺步骤。
传感器 光学传感 光纤压力传感器 法布里珀罗干涉测量 SU-8光刻胶 
中国激光
2011, 38(s1): s105005
作者单位
摘要
清华大学电子工程系,北京,100084
介绍了一种用于海洋石油勘探的反射式强度调制型光纤压力传感器.依据新颖的网络补偿技术,提高了强度调制型光纤传感器的长期稳定性和检测精度.从理论上描述了测量误差补偿机理.初步的位移测试实验验证了所设计研制的传感器的正确性和实用性,压力的测量精度可达到0.1 MPa.将这种传感器应用于海洋井下压力的检测,可具有良好的稳定性和极大的实用价值,测量稳定性可以达到0.15%.
光纤压力传感器 激光测量 石油勘探 补偿技术 
中国激光
2002, 29(10): 955

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