摘要：在工业生产与科学研究中,常会遇到高温测量,光纤高温传感器有很大的市场需求。本文提出并演示了一款新颖的迈克尔逊干涉仪高温传感器,迈克尔逊干涉仪是由飞秒激光在单模光纤纤芯诱导的折射率修饰区与光纤光滑的端面形成。折射率修饰区是用飞秒激光直接在单模光纤纤芯写成,它消除了传统干涉仪制造中所需的拼接或拉锥过程,显著提高了传感器的鲁棒性。实验研究发现该传感器具有较好的高温敏感性,最高测量温度达到600℃,线性度达99.57%,高温灵敏度为16.9 pm/℃。设计的传感器结构非常简单,可用于油气田开发和石油探测等领域的远距离温度测量。

摘要：为了满足工业生产与科学研究对折射率与温度同时测量的需求,一款新型光纤传感器被设计了。传感器是利用无芯光纤(no-core fiber,NCF)与长周期光纤光栅(long period fiber grating,LPFG)级联构成,其中NCF对折射率比较敏感,LPFG对温度较敏感。实验选择传感器透射谱谐振峰波谷Dip 3(由NCF激发)和Dip 4(由LPFG激发)来进行环境温度与折射率测量。实验发现Dip 3和Dip 4的中心波长随温度变化有很好的线性关系,温度灵敏度分别为9.46 pm/℃和19.88 pm/℃。当环境折射率在1.33-1.38范围变化时,Dip 3的中心波长与折射率之间存在极好的线性关系,折射率灵敏度为102.80 nm/RIU,而Dip 4的中心波长对折射率变化不敏感。利用Dip 3与Dip 4的温度和折射率灵敏度构建灵敏度测量矩阵,实现了折射率和温度的同时测量,消除了交叉敏感。设计的传感器结构简单、折射率灵敏度高、成本低、结构重复性好,能够满足工程实际的需求。

摘要：设计并制作了一种基于单模光纤-石英毛细管-单模光纤的马赫-曾德尔干涉仪光纤传感器。该传感器对环境折射率敏感,但对环境温度不敏感。传感器的石英毛细管长度为3 cm,内径为2μm,外径为150μm。毛细管壁由高纯熔融石英构成。根据传感器透射光谱的谐振峰(波谷)波长对环境折射率变化敏感的特点,通过监测谐振峰波长的移动,测量了环境折射率。实验结果表明:当谐振峰波长为1555 nm时,折射率最大灵敏度为122.3 nm/RIU(RIU为折射率单位),而温度灵敏度很低,说明该传感器可以消除温度对折射率的交叉敏感性。该传感器具有制作简单、结构紧凑、成本低、重复性好、灵敏度高等优点,在环境折射率测量中具有一定的应用前景。

摘要：该文基于多模与熊猫光纤耦合设计了一款新型马赫-曾德尔干涉仪传感器,该传感器对温度和轴向应变均较灵敏,在温度或应变变化时,传感器透射谱谐振峰波长发生线性漂移,通过考察谐振峰波长偏移量来感知应变与环境温度。实验结果表明,测得最大温度灵敏度为65.45 pm/℃,最大应变灵敏度为-1.9 pm/με。利用传感器透射谱谐振峰两个波谷的温度和应变灵敏度构建测量矩阵,实现了温度与应变的同时测量,消除了交叉敏感。

摘要：设计了一种高灵敏的弯曲传感器,该传感器利用掺铒光纤(EDF)与单模光纤(SMF)错位熔接制作,其中传感元件为EDF。实验结果表明:在曲率变化时传感器透射谱波谷的中心波长发生线性漂移,利用中心波长的变化能够解调出曲率大小,实现曲率测量。实验测得最大弯曲灵敏度为-10.75 nm/m^(-1)。传感器向不同方向弯曲时,测得曲率灵敏度大小与变化趋势基本一致,无法判断弯曲方向。传感器对轴向应变也有一定的敏感度,选择传感器透射谱两个波谷对应的弯曲与轴向应变灵敏度构建测量矩阵,实现了双参量同时测量,消除了交叉敏感。该传感器结构比较简单、成本低、灵敏度较高,在工业建筑、航空航天和大型工程健康监测等领域有一定的应用前景。

摘要：为了满足工业上对温度与湿度同时测量的需求,利用级联的光纤布拉格光栅(FBG)设计了一款能够实现湿度和温度同时测量的在线光纤光栅传感器。在2个FBG(FBG1与FBG2)的表面涂覆不同的敏感性聚合物材料。其中,FBG1的裸表面涂有聚酰亚胺薄膜,利用它来测量环境湿度;FBG2的裸表面填充二甲基硅油,利用它来测量环境温度。研究了传感器的工作原理,进行了温湿度传感实验。实验结果表明,随着环境温度和湿度的变化,FBG2的温度灵敏度为14.4 pm/℃,而对湿度不敏感;FBG1的温度和湿度灵敏度分别为12.8 pm/℃和2.1 pm/%RH,实验结果与理论分析基本吻合。另外,利用实验获得的FBG1与FBG2的温度与湿度灵敏度,构建灵敏度测量矩阵实现了环境温湿度的同时测量。该传感器具有结构简单、灵敏度较高、性能稳定与重复性好等优点,并且具有多路同时测量功能。

摘要：基于干涉仪型光纤传感器的基本原理,利用大芯径多模光纤与单模光纤的耦合特性,设计了一款"单模光纤-多模光纤-单模光纤"结构的光纤传感器。由于光纤芯径不匹配,形成Mach-Zehnder干涉仪。干涉仪的透射谱具有许多稳定的谐振峰,自由空间光谱间隔大。这些谐振峰的中心波长对环境温度与轴向应变较敏感,因此可以通过考察谐振峰的中心波长随环境温度与轴向应变的变化关系进行温度与应变测量。利用波长调制法,获得最大温度灵敏度为12.00 pm/℃,最大应变灵敏度为-1.709 pm/με。由于温度与应变变化引起谐振峰的中心波长向不同方向漂移,通过监测两个谐振峰的中心波长同时随环境温度与轴向应变的变化关系,构建测量矩阵实现多参量同时测量。传感器具有结构简单、制作容易、重复性好、成本低、灵敏度较高等优点,具有一定的应用前景。

摘要：利用高频CO2激光器分别在细芯光纤和普通单模光纤中刻写了光栅周期参数相同的长周期光纤光栅,然后采用提拉法分别在这两个长周期光纤光栅的包层表面涂覆了聚乙烯醇(PVA)薄膜,构造了两款光纤湿度传感器。对比研究了这两款光纤湿度传感器的湿度与温度传感特性。实验结果表明,两款湿度传感器通过解调透射谱的波长偏移,实现了环境相对湿度(RH)的测量。同时,在环境湿度高时具有很高的湿度灵敏度,在环境湿度低时灵敏度较低。细芯长周期光纤光栅湿度传感器对湿度变化的响应时间短响应速度更快,同时它对环境温度变化的敏感度低,环境温度变化对湿度测量交叉敏感小。设计的湿度传感器结构简单、成本低、制作方便、灵敏度高、响应快速,在分析化学、环境监测和生物传感方面有一定应用前景。

摘要：本文设计了一种"单模光纤-多模光纤-多芯光纤-多模光纤-单模光纤"的全光纤Mach-Zehnder干涉仪结构。在该结构中多模光纤充当耦合器,不同模式的光在多芯光纤中传输时将产生光程差,形成Mach-Zehnder干涉。当环境温度和折射率变化时,通过分析干涉仪透射光谱中不同谐振峰的漂移量,实现折射率与温度的测量。实验结果表明,传感器低温灵敏度最高达到46.0 pm/℃,高温灵敏度最高达到109.0 pm/℃,折射率灵敏度最高达到54.3 nm/RIU(RIU为折射率单位)。另外,通过同时监测传感器透射谱的两个谐振峰值波长随环境温度和折射率的漂移情况,实现了环境温度与折射率的同时测量,不存在交叉敏感。该传感器结构简单、制作容易、重复性好、响应稳定、具有多路复用功能,在传感领域有广泛的应用前景。